CN2252978Y

CN2252978Y - 超声波测量用自动校准装置

Info

Publication number: CN2252978Y
Application number: CN 96207318
Authority: CN
Inventors: 李长宏
Original assignee: Individual
Current assignee: BEIJING HAIBORDA TECH Co.,Ltd.; Li Zhigang
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2006-04-01

Abstract

本实用新型公开了一种超声波测量用自动校准装置，适用于以空气为介质的超声波测量领域。它是将超声波发射和接收元件与测量基准板通过连接杆连接，再将超声波发射和接收元件与计算机连接。使用时，通过对基准距离的测量对测量结果进行校正，进而得出精确的数值。本实用新型结构简单、成本低，将其用于以空气为介质的超声波测量装置中，能够消除空气密度变化对超声波测量精度的影响，使超声波测量技术的应用得到进一步的推广。

Description

超声波测量用自动校准装置

本实用新型涉及一种自动校准装置，适用于以空气为介质的超声波测量领域。

超声波测量由于测量精度高，且对环境没有污染，对测量物体没有损伤，设备价格较低，因而在国民经济和人民生活的各个领域有着极为广泛的应用。但是，当超声波测量是通过空气介质进行时，由于空气密度受环境温度、湿度的影响而不断变化，因此超声波的传播速度也随之改变，从而导致测量结果的重复性差，测量精度受到影响，极大地限制了超声波测量技术的应用。

本实用新型的目的是提供一种用于超声波测量的自动校准装置，它在以空气为介质进行超声波测量时，能实时地对测量精度进行校正，以保证测量精度。

本实用新型的目的是通过下述方案实现的：将超声波发射元件和接收元件置于壳体内，测量基准板与壳体之间通过连接杆连接；超声波发射元件和接收元件分别与计算机连接。

上述的超声波发射元件和接收元件可安装在连接杆的一端，呈反射式接收方式；也可分别安装在连接杆的两端，呈直射式接收方式。

上所述的超声波发射元件和接收元件可采用单独的元件成对使用，完成发射和接收；也可采用同一元件来完成发射和接收。

超声波发射元件与计算机之间可通过发射驱动电路连接；接收元件与计算机之间可通过两级放大及阈值电路连接。

本实用新型结构简单、成本低。将其用于以空气为介质的超声波测量装置中，能够消除空气密度变化对超声波测量精度的影响，提高了测量精度，可达到毫米级精度，且重复性好，使超声波测量技术的应用得到进一步的推广。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电路连接示意图。

图3为发射驱动电路示意图。

图4为两级放大及阈值电路示意图。

图5为本实用新型的一种使用状态示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。图1中，超声波元件4和超声波接收元件5装在壳体1的底部，测量基准板3与超声波发射元件4、超声波接收元件5相对设置，测量基准板3与壳体1之间通过连接杆2连接。超声波发射装置4和超声波接收元件5分别与计算机连接，如图2所示。

超声波发射元件4和接收元件5可以安装在连接杆2的同一端，形成超声波的反射式接收方式；也可将其分别安装在连接杆2的两端，形成超声波的直接式接收方式。

超声波发射元件4和接收元件5可采用单独的元件成对使用，完成发射和接收，其数量至少为一对；也可采用同一元件来完成发射和接收。

超声波发射元件4与计算机之间可通过驱动电路连接，如图3所示；接收元件5与计算机之间可通过两级放大及阈值电路连接，如图4所示。

使用时，将本实用新型与超声波测量装置连接，将超声波测量装置中的超声波发射头6与本实用新型的计算机连接，如图5所示。

首先，同时对校准装置的基准距离L_s(即超声波发射元件4到基准板3之间的距离)和测量装置的标准距离L_m(即超声波发射头6到平台7之间的距离)进行测量，得出超声波在校准装置中传播所用的时间t_s和传播速度v_s，及超声波在测量装置中传播所用的时间t_m和传播速度v_m，即：

L_s＝v_s·t_s

L_m＝v_m·t_m

此时超声波在校准装置和测量装置中的传播速度速度是相同的

即： v_m＝v_s

将上面所得出的数据存入计算机中。

每次在对物体进行测量时，都同时要对基准距离进行测量，此时：

L_sx＝v_sx·t_sx

L_mx＝v_mx·t_mx其中：L_sx为对物体进行测量时校准装置的基准距离，

v_sx为对物体进行测量时超声波通过基准距离的传播速度，

L_sx为对物体进行测量时超声波通过基准距离所用的时间，

L_mx为对物体进行测量时超声波通过测量装置发射头6到所测物体8之间的距离，

v_mx为对物体进行测量时超声波通过测量装置发射头6到所测物体8之间的传播速度，

t_mx为对物体进行测量时超声波通过测量装置发射头6到所测物体8所用的时间，

∵L_s＝L_sx＝v_s·t_s＝·v_sx·t_sx

为速度转换因子L_mx＝v_mx·t_mx (在对物体进行测量时，超声波在校准装置和测量装置中的传播速度相同)

物体的实际尺寸(L)为：L＝L_m-L_mx即L＝v_m·t_m-v_mx·t_mx＝v_s·t_m-v_sx·t_mx

= v_{s} \cdot t_{m} - \frac{t_{s}}{t_{sx}}

{\cdot v}_{s}

\cdot t_{mx}

= (t_{m} - \frac{t_{s}}{t_{sx}} {\cdot t}_{mx}) \cdot v_{s}

式中t_m、t_s、v_s可从计算机中调出，t_sx、t_mx可实时测出，便可得到所测物体的实际尺寸。

本实用新型为以空气为介质的超声波测量装置的自动校准装置，可用于测量人体身高、空间物体的相对距离、物体识别等装置的自动校准，以保证测量的精度。

Claims

1、一种超声波测量用自动校准装置，包括壳体、超声波发射元件和接收元件，其特征在于超声波发射元件和接收元件置于壳体内，测量基准板与壳体之间通过连接杆连接；超声波发射元件和接收元件分别与计算机连接。

2、根据权利要求1所述的超声波测量用自动校准装置，其特征在于所述的超声波发射元件和接收元件可安装在连接杆的一端，呈反射式接收方式；也可同时安装在连接杆的两端，呈直射式接收方式。

3、根据权利要求1所述的超声波测量用自动校准装置，其特征在于所述的超声波发射元件和接收元件可采用单独的元件成对使用，完成发射和接收；也可采用同一元件来完成发射和接收。

4、根据权利要求1或2所述的超声波测量自动校准装置，其特征在于超声波发射元件与计算机之间可通过发射驱动电路连接；接收元件与计算机之间可通过两级放大及阈值电路连接。