三点式空间超声波测角测距的方法与设备

摘要

本发明涉及一种空间角度和空间距离的非接触式测量方法与设备，它可测量一条直线与一个平面或一个平面与另一个平面之间的夹角和距离值。其特征在于把三个超声波换能器按互为等距的原则安装在发射架上，在一个公用控制器的控制下，依次轮流工作，分别测出各自到被测平面的距离值，而后由控制器算出直线与平面的夹角和直线的距离；也可算出平面与平面的夹角，并通过显示器显示出测得的角度和距离值。本发明可以单独使用，也可安装在其它设备上使用，可用于工程和军事测量。

主权项

1、一种三点式空间超声测角测距的方法与设备，其特征在于所说的方法是：在测量空间某直线OO″与一平面△A′B′C′的最小夹角α和直线OO″的长度时，须让直线OO″经过△ABC的中心点并与△ABC的法线相平行，在测量两个平面之间的空间夹角和其中一个平面上的一点到另一平面的距离时，须将三个超声波换能器1、2、3所在平面△ABC与这个平面重合或平行，并使三个超声波换能器1、2、3的发射方向与这个平面的法线平行，而后由微机控制器20输出一个切换指令，将多路转换器19切换到超声波发射与接收电路4上，再由微机控制器20输出一个控制信号22通知超声波发射与接收电路4和换能器1开始工作，控制信号22的脉冲宽度决定超声波发射电路16工作时间的长短和超声波换能器1的发射时间长短，超声波换能器2、3处于关断状态，根据微机控制器20的控制信号22，使超声波发射电路16发出相应时间的发射波21，发射波21分两路输出，一路送给超声波换能器1，使超声波换能器1开始发射，另一路送给检波器18，检波器18则输出一个检波信号24，告知微机控制器20发射波21已发出，在微机控制器20接收到这个检波信号24后，就使其内部的定时器与计数器开始计数，发射波21经过一段时间到达被测面后被反射回一个反射波23给已在工作的超声波接收电路17，超声波接收电路17将反射波23放大后送给检波器18，而后检波器18输出一个检波信号24，告知微机控制器20反射波23已被接收到，这时微机控制器20则让其内部的定时与计数器停止计数，然后微机控制器20就根据计得的数据n计算时间t=2n*10-2，然后按s=vt/2公式求出超声波换能器1到被测面之间的距离AA′，接着就由微机控制器20发出一个切换信号，将超声波发射与接收电路4关闭，同时将多路转换器19切换到超声波发射与接收电路5上，使超声波换能器2开始工作，其过程与超声波换能器1完全相同，当测出超声波换能器2到被测面之间的距离BB′之后，微机控制器20再发出一个切换信号，将超声波发射与接收电路5关闭，同时将多路转换器19切换到超声波发射与接收电路6上，使超声波换能器3开始工作，其过程与超声波换能器1完全相同，测出超声波换能器3到被测面之间的距离CC′，在测得AA′、BB′和CC′三个距离，由微机控制器20按公式(1)$a={\mathrm{tg}}^{-1}\sqrt{{(\mathrm{BB}-\mathrm{CC})}^2+{(\mathrm{BB}+\mathrm{CC}-2\mathrm{AA})}^2/3}$ 算出直线OO″与平面△A′B′C′的夹角值α，也可算出发射架所在的平面与被测面之间的最小夹角值，微机控制器20按公式(2)D=(AA′+BB′+CC′)/3算出直线OO″的值，也可算出发射架所在的平面△ABC的中心点到另一平面的距离值，接着微机控制器20将所算得的角度值或距离值送给显示器8予以显示。