超声波测距系统的研究

超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。微电脑超声测距仪由AT89C51单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、环境温度采集电路及显示电路组成。该测距仪具有集成度高、反应速度快、测量精度高、性能价格比高等特点。文中主要介绍了脉冲回波法的超声空气测距原理及其系统构成。     

振动传感器信号放大电路设计

在电动机故障测试中,为了使控制芯片对电机运行状况有效测试,利用振动传感器作为检测前端,将电机振动情况转换成电信号,中心控制芯片对信号进行处理分析,设计出相应的信号放大滤波电路。设计采用高精度低噪音运算放大芯片OP2177作为信号放大电路的核心,通过模拟电路仿真和实验调试,完成信号处理。     

一种冻土施工用挖掘装置设计

为解决高原冻土挖掘问题,设计一种冻土施工用挖掘装置,以解决传统冻土开挖作业存在的问题。该装置铲斗斗齿在与作业介质冻土相接触的同时,通过主控电路打开超声换能器,释放出超声波。超声换能器向挖掘切面前方定向发出频率在50 kHz～80 kHz的振动声波,振动能量不断被冻土层吸收转化为热量而使挖掘层面的温度升高,层面内的结晶水融化为液态水,使层面处的土壤抗剪强度显著降低,再结合空化作用降低层面挖掘阻力,从而提升作业效率,避免升温挖掘引发环境与安全问题。结果表明:采用本装置作业时土壤热融层面小,不会造成热融坍塌,且超声振动与机械挖掘同时进行,效率高,施工成本低。     

基于单片机的汽车倒车测距系统硬件电路的设计

本设计硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路等。发射探头的信号经放大和检波后发射出去,单片机的计时器开始计时,超声波发射后按原路返回,再经过放大、带通滤波、整形等环节,被单片机接收,计数器停止工作并得到时间。温度测量后送到单片机,通过程序对速度进行校正,结合两者实现超声波测距的功能。     

一种特定放大电路特性测试仪的设计

本文介绍了一种特定放大电路特性测试仪的设计方案,采用单片机产生1kHz方波,经滤波器过滤为正弦波,再经过同相减法电路进一步过滤放大。在被测电路接入端之前接入一个定值电阻,可通过测量电压的变换进行计算,求出输入电阻Ri。在被测电路的输出端接入定值电阻进行测量计算该电路的输出电阻Ro。为了方便单片机采集数据,选择接入电压跟随器,与两个电阻进行分压,最后根据采集的数据,计算被测电路增益情况。     

超声波换能器安装方式对渠道水流特性的影响

换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀，从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题，基于流速—面积法，通过实测与模拟相结合的方法，在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式，分析换能器安装角度为30°～60°（梯度为5°）超声波流量计的测流精度。试验结果表明，换能器安装形式为V型，安装角度为40°～45°时，流量相对误差值为-0.06，安装形式为Z型，安装角度为40°～45°时，流量相对误差值为-0.09，换能器V型安装形式的测流精度较高。对矩形渠道建立三维模型，通过CFD模拟不同工况下渠道水流流态与速度分布情况，模拟结果表明，换能器安装角度为60°时，产生直径为5.6 cm漩涡，安装角度为30°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.5 m，安装角度为45°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.3 m，产生直径为3 cm漩涡。换能器安装角度为45°时测流段的流速对称且分布均匀，对涡流和流速分布影响较小。     

基于超声振动的土壤切削挖掘装置设计与试验

针对农业装备触土部件工作阻力大、耗能高等问题,提出了利用超声波高频振动辅助土壤切削挖掘从而降低阻力的技术方案,设计了超声振动土壤切削挖掘装置。选定20kHz作为超声激振频率,基于耦合谐振效应的目标,分析、设计了夹心式换能器和圆锥形变幅杆等关键部件的结构参数。建立了变幅杆有限元模型,利用仿真方法对其进行模态分析和谐响应分析,仿真结果显示,变幅杆轴线伸缩固有频率接近20kHz,与设计值吻合。搭建了超声振动土壤切削挖掘阻力试验测试平台,进行了有、无超声波振动土壤切削挖掘阻力土槽对比试验,结果表明：相比无振动刚性挖掘铲,超声波振动挖掘铲能够有效降低土壤切削挖掘阻力,在1.5、2.5、3.5MPa 3种土壤硬度条件下,超声波振动挖掘铲所对应的降阻率分别为35.1%、40.7%和44.3%,土壤硬度越大,超声波振动挖掘铲的降阻效果越明显。当土壤含水率为20%~48%时,不论有无振动,土壤切削挖掘阻力均随着土壤含水率的增加先迅速降低后又缓慢回升。由于超声振动激励需要额外消耗能量,故振动挖掘总耗能并未降低。试验验证了超声振动土壤切削挖掘降阻方案的可行性以及参数设计的合理性。     

低频超声二次雾化喷头声悬浮过程仿真

为研究声悬浮的悬浮机理,以对喷头二次雾化提供理论依据,进行设计指导,采用有限元数值分析的方法,建立了整个声悬浮系统的三维有限元模型;喷头的端面振动频率为28kHz,振幅为5μm;在声固耦合有限元理论的基础上,利用显式动力学软件LS—DYNA对其进行了求解;对金属球在悬浮过程中的运动状态进行了分析,得到了金属球质心上下运动随时间的位移、速度、加速度曲线图和金属球绕质心转动的角速度、角加速度图．计算结果表明：当低频超声二次雾化喷头振动时,喷头周围的声场分布很不均匀;喷头振动产生的声场辐射力能够将金属球悬浮起来做上下运动,并且金属球在上下运动的同时还发生了绕质心的旋转;通过仿真计算获得了悬浮球在悬浮过程中的各动力学参数,为喷头的设计提供了参考数据．     

激光控制平地系统激光接收器设计与试

激光接收器是激光控制平地系统的关键部分.为了更有效地检测激光信号,扩大接收范围,增加接收距离,提高稳定性和抗干扰性,设计了一种基于集成IC的新型激光接收器.其原理是以红色有机玻璃作为透光窗口,并采用干涉型滤光片来滤除背景光;以硅光电池作为光电探测器,将激光信号转换为电信号;然后采用集成运算放大器设计低噪声前置放大器和主放大器对微弱电信号进行放大;最后,脉冲整形和展宽电路实现脉冲信号到TTL数字信号的转换,以方便后续电路的处理.田间试验结果表明,激光接收器在150m范围内可实现360°全方位稳定工作,垂直工作范围为28.4cm左右,将其用于平地作业时农田的平整误差小于2cm.     

水体叶绿素a光学传感器信号调理电路设计与测试

为了将水体叶绿素a光学传感器光通路微弱的荧光信号转换为能够满足模数转换器件输入要求的稳定电信号,在前期光通路部分设计的基础上,设计了水体叶绿素a光学智能传感器的信号调理电路部分。该电路包括激发光源驱动模块、光电I/V转换与放大模块、滤波模块、检波模块4部分:对于激发光源驱动模块,采用偏置匹配度高、偏置偏移极小、压差更低的集成驱动芯片,同时驱动多组LED,比传统的限流电阻方案更加稳定、高效,驱动电流也更加一致;设计的光电I/V转换与放大模块,经过I/V转换电路和同相比例放大电路进行了两级放大,相比传统滤波放大电路具有放大交流、抑制直流的特点;在滤波模块,采用单片集成有源滤波器,无需外接电容,与传统的高阶低通滤波器相比,不仅受杂散电容的影响小,而且可以有效减小电路体积;在检波模块,使用了一款具有增量累计转换方式的集成转换器芯片,较之传统的峰值检波电路具有更宽的输出幅度、轨对轨输出、更快的转换速度和更高的转换精度(高达99.75%),而且具有输出直流稳定、温度漂移更小等特点。     

全自动控制抽水装置

本人曾为一个水厂设计了一套全自动控制的抽水装置。该装置可节省劳动力和用电量,降低了抽水成本,而在枯水期还能提高水井的出水量。 该装置的工作原理是把水池,水井的水位转变为电信号,经晶体管电路放大后驱动继电器、接触器动作,达到全自动控制抽水的目的。 该装置由主电路、直流电源电路、控制电路、保护电路组成(见下图)。     

超声波联合热风干燥香菇片试验研究

根据超声波强化传热传质的优点,并结合弯曲振动圆盘的声阻抗特性,设计了一种超声波联合热风干燥的设备,该设备实现了大功率超声与空气介质的有效耦合。通过对香菇片的干燥试验表明,在传统热风干燥中附加频率为20kHz、功率为150W、辐照圆盘直径为21cm的超声波时,可使香菇片的干燥时间缩短至未加超声波前的50%,蒸发每千克水减少能耗约22％。超声波强化热风干燥的机理可能主要归因于超声的机械作用效应,有效强化了由水分内扩散控制的干燥过程。     

行波型超声波电机模糊控制研究

超声波电机作为一种新型电机,由于其结构特点,使其在运行过程中具有复杂的非线性关系,常规的PID控制策略不能满足其控制需求。针对定位控制和速度控制存在的难点,文章设计了一种新型的超声波电机控制系统,该系统结合了模糊与PID控制算法的优点,即首先采用模糊算法调节频率控制量的参数值,改变电机速度实现初步定位;其次在设定目标值附近切换成PID控制策略,通过调节两相输入电压的相位差使其精确定位。本系统通过模糊PID控制器分别实现对超声波电机两相输入电压的频率和相位差进行控制,通过实验证明,模糊PID控制策略能有效地实现对行波型超声波电机的定位控制,其定位精确性可以得到保证。     

传感器在电子秤中的设计和应用

一个物体被称量,其重量通过压力传感器的转换和处理,变为电压信号。将这种微弱的电压信号利用信号放大电路放大,再由A/D转换器转换为相应的数字信号送入主控电路,最后呈现在显示屏上,被称量物体的重量。在电子秤的设计中,传感器起到了至关重要的作用。基于此,文章就传感器在电子秤中的设计和应用展开了论述。     

超声波预处理对固定化纤维素酶活性的影响

采用超声波预处理固定化纤维素酶,通过单因素试验和响应面法探讨了超声波预处理条件（超声时间、超声频率、超声功率）以及预处理后的酶解温度和CMC-Na缓冲液pH值对固定化纤维素酶活性的影响,建立并分析了各因子与酶活相对关系的数学模型,优化得到的最佳条件为：酶解温度58.73℃、CMC-Na缓冲液pH值3.0、超声时间16.88min、超声频率22.33kHz、超声功率26.77W,在此条件下,固定化纤维素酶活性与未加超声波预处理相比较提高了9.75%。     

低频超声二次雾化喷头智能驱动电路开发

低频超声二次雾化喷头通过声悬浮实现二次雾化,其工作负载较为复杂,常规超声驱动电路难以连续可靠地驱动其工作。应用EVC(Embedded Visual C++),在基于ARM9.0的WINCE 5.0平台下开发了该喷头的智能驱动程序,实现了频率和占空比连续调节,并设计了喷头谐振频率自动跟踪电路。根据跟踪结果,改变ARM的PWM输出频率,可保证喷头工作在谐振点附近;通过对该智能驱动电路的Simulink仿真,验证了其正确性。     

超声波技术在检测绝缘子污秽放电中的应用

正1超声波技术检测线路绝缘子方法1.1原理及技术概述由集波器将线路绝缘子所发出的超声波信号收集,被高频传感器接收并转化为电信号,通过音频运放系统将这一微弱声音信号接收并经多级放大,特征分析、整形处理等诸环节,将整理后的信号通过专用电缆送入主机,由微处理器进行采样和对比分析,并将其他非必要频段波屏蔽。最后形成两路信号,一路经音频放大送到耳机,供检测人员进行监听。另一路通过模数转换变为数字信号,由     

浅谈MTC型五合一微机集控台

1MTC－1型微机集控台原理MTC－1型集控台由两大部分构成，即保护部分和控制部分。保护部分将由PT、CT交流强电转化为交流弱电，再将这些交流弱电信号经由电压转换部分转换为直流弱电信号，先后通过逻辑判断电路、比较电路、时间电路以及输出执行部分完成所有保护功能，发出相关信号和音响。微机控制部分由以下几个模板构成：主机板、模拟量输入板、开关量输入板、开关量输出板、脉冲量输入极、显示驱动板。全套微机系统配有彩色显示器一台，LQ160K带汉字库宽行打印机一台，设计容量为512点开关量输入，128点开关输出，128点模拟量输入…     

农田环境下温度、湿度及光照度的检测

提出基于PLC的温湿度、光照度信号检测系统的设计方法,为软测量模型提供必需的输入因子。同时,由于农田环境较为复杂,采集的信号较弱,因此设计了一种信号放大电路来实现信号的放大功能。     

家用雷达式防盗报警器的制作

雷达式防盗报警器,主要适用于居民住宅和贮藏室以及办公室、财务室等场所。该报警器既可全天候24小时工作,也可以白天“休眠”,晚上工作。其工作原理是:应用多普勒效应,由本机产生一个固定频率(400～600MHz)的电磁波,经微波天线发射到周围空间,当天线附近一定距离内有活动目标运动时,运动物体(或目标)的反射波会被天线接收,使原发射电路的振荡频率和幅度在接收时发生变化,通过积分电路取出这一变化信号,经滤波、放大等信号处理后,控制报警电路自动报警。 一、电路的组成及工作原理