重庆邮电大学本科毕业设计（论文）
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二、英文翻译
一项超声波距离测量中可行且精确的确定飞行时间的技术
Tarik Namas and Murat Dogruel Sarajevo国际大学自然科学工程系 电子邮箱: mdogruel@ius.edu.ba
摘要——这篇文章提出了一种关于在空中高精度超声波距离测量的高效算法的数字信号处理技术。开始发射脉冲和响应峰值之间的时差用于确定飞行时间(TOF)。过滤后的峰值响应决定于使用Hilbert变换和适当的抛物线插值处理过的一个特殊的复杂信号的幅值。该方法有效地消除了接收信号中的噪声和干扰,使得TOF与接收到的信号强度无关。实验结果表明精度优于千分之一。
【关键词】 超声波测距 飞行时间 Hilbert变换 抛物线插值 1、简介
许多科学和工业应用需要距离测量，一些地方需要非接触式测量。空气中的距离通常通过使用超声波传感器测量，这类系统价格便宜并能提供很好的性能。
根据不同的应用程序中,有很多使用超声波技术来测量距离[1]。
它主要测量原理是根据估计飞行时间(TOF)来计算距离。接收机和发射机之间的距离d = v×TOF ,v是声音在传播介质中的速度(通常情况下是空气速度) [2]。
一个简单而快速典型的方法来确定TOF是阈值方法[3]，然而，这种方法不是首选，因为由于噪声和错误的振幅，所以接收到的信号并不是固定的。
确定TOF的另一种方法是互相关技术[4]。时间在接收和传输信号之间的哪个地方互相关的最大，就在这里取得TOF。
在距离测量中，一个不同的概念就是相移法。通过测量信号发射和接收之间的相移计算距离[5]。组合这两个以前的概念被认为是第三个甚至更准确的概念[6]。
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我们采用一种新方法确定TOF，即使用时间(样本)的峰值(接收信号)和开始发射脉冲的不同响应。
避免使用被噪声影响的阈值水平，超声波前置放大器的峰值转换成举行脉冲，从而决定TOF。
2、建议方法。
从理论上讲,一个典型双二阶系统的振荡响应如图1。这个信号大约代表当一个发射机发射脉冲信号时超声波接收器接收信号的期望值。
图1 超声换能器的预期响应 图2 一个典型的超声收发短脉冲的实际响应
另一方面，超声波收发器的实际响应是短脉冲，如图2所示。由于非线性影响，这个形状足够接近,但不完全与图1中的理论情况下相同。
这种方法介绍了轻松、准确地找到在脉冲开始和响应峰值间的时差,可以概括为如下：
1．使用数据采集设备，在延迟之间传输大量短脉冲； 2．获得传播的信号和收到的信号,确定开始脉冲的样本；
3．消除噪声的影响，从接收到的信号Sh [n]获得的带通过滤过的信号Sb[n]；
4．找到相应的由Sh[n] 到Sb[n] 的Hilbert变换； 5．使用E(n)?Sb2[n]?Sh2[n]确定超声波的包络响应；
6．获得平滑的包络信号，Eb[n]，在E上使用零相位正向和反向带通滤波； 7．在Eb[n]的峰值处应用抛物线插值来确定相应的抛物线的最大峰值实际样本的位置；
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