基于噪声信号源的声学测距系统的设计

正文字数:22913,页数:57    论文编号:CK018 

摘  要
声学测距技术是通过测量声波信号在待测距离内的飞行时间，间接测量出被测距离的一种方法。本文介绍了基于噪声信号源的声学测距系统的设计。该系统采用宽带噪声信号源及相关分析法，对宏观声音飞行时间的测量。
本文详细介绍了声学法测距系统的测量原理和系统组成，包括：噪声信号发射系统的设计、信号接收系统的设计以及数据采集和显示系统的设计。在数据采集和显示系统中用到了LabVIEW编程语言。实现了系统运行控制、相关分析及距离的计算机显示。
该声学测距系统具有操作简单、性能可靠、抗干扰性强等特点。
关键词：声学测距系统；相关分析；噪声信号；LabVIEW

设计任务
查阅资料，学习、掌握声学测距原理及应用。测量中应用到相关测量法，掌握其基本理论以及时差法相关测量原理、应用及特点。整个系统分为硬件和软件两个部分：设计硬件电路，其中包括噪声信号的发射与接收电路及信号调理电路；应用LabVIEW软件设计声学测距系统的数据采集、数据处理和结果显示系统，最后完成图形显示相关函数波形，计算、显示距离测量值。

目  录
第1章 绪 论  1
1.1 课题产生的背景   1
1.2 有关声波的基础知识  3
1.2.1振动与声    3
1.2.2声波方程  4
1.2.3噪声简介  5
1.3 声学测距系统的研发现状  5
1.4 本课题的主要任务及意义   7
1.4.1设计任务    7
1.4.2课题意义  7
1.4.3论文内容安排  7
第2章 声学测距系统的总体方案设计   8
2.1声学测距系统任务分析   8
2.2硬件系统设计方案    8
2.3软件系统设计方案    9
第3章 声学测距系统的理论分析   11
3.1声学测距基本原理  11
3.2算法分析   11
3.2.1相关系数及相关函数    11
3.2.2相关测量法   16
3.2.3相关测量技术的工程应用    18
3.3基于相关分析的声学测距系统的测量原理   20
第4章 声学测距系统的硬件设计   22
4.1声波发射系统  22
4.1.1噪声信号发生器    22
4.1.2功率放大电路   23
4.1.3扬声器的选择   24
4.2声波接收系统   26
4.2.1传声器    27
4.2.2信号放大器  28
4.2.3滤波电路的设计  29
第5章 声学测距系统软件系统设计    32
5.1软件简介    32
5.2主程序设计  33
5.2.1数据采集程序设计  34
5.2.2数据处理程序的设计   39
5.3前面板设计  39
第6章 系统调试与分析    41
6.1硬件调试与分析   41
6.2软件调试与分析  42
6.3系统联调与结果分析  42
结论  46
社会经济效益分析  47
参考文献  48
致  谢   49
附录Ⅰ 声学测距系统硬件电路图  50
附录Ⅱ 声学测距系统软件程序图   51
附录Ⅲ 设备及元器件清单   52