超聲波測距是一種非接觸式的測量方式，與其它方法相比（如電磁的或光學的方法），它不受光線、被測對象顏色的影響，對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環境下有一定的適應能力。因此，研究超聲波在高精度測距系統中的應用具有重要的現實意義。在本文中，首先闡述了超聲波測距的發展及應用，超聲波傳感器，超聲波測距的基本原理，超聲波側距系統的關鍵技術以及如何提高超聲波測距的精度。然后設計一個小型的超聲波高精度測距系統，詳細論述了超聲波測距系統的整體結構設計和工作原理，超聲波發射與接收一體電路的實現，單片機C8051F010的特點以及單片機的外圍電路和相應的集成開發環境，以及相關程序的設計。關鍵詞：超聲波，單片機，高精度測距利用超聲波來實現定位是蝙蝠等生物作為防御和捕捉獵物的手段，生物體可以發射出人們不能聽到的超聲波（20KHz以上的聲波），借助空氣或其它介質傳播。通過捕捉障礙物反射回來的時間間隔長短和反射回來的信號強弱來判斷反射物的類型及距離的遠近。超聲學是近年來發展十分迅速的一門技術，人們采用仿真技能，利用超聲波，已應用在很多方面。超聲技術可分為檢測超聲和功率超聲，作為檢測用的超聲波顯然屬于檢測超聲的范疇"。檢測超聲主要是利用超聲的信息載體作用，即通過超聲在媒質中的傳播、吸收、散射、波形轉換等，提取反映媒質本身特性或內部結構的信息，達到檢測媒質性質、物體形狀或兒何尺寸、內部缺陷或結構的目的。利用超聲對目標進行檢測有其獨特的優點1回2：超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中，幾乎沿直線傳播；超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離；超聲波對色彩、光照度不敏感，對外界光線和電磁干擾不敏感，可以用于黑暗、有煙霧或灰塵、電磁干擾強等惡劣的環境中；超聲波傳感器結構簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，易于小型化和集成化。正因為超聲波有著這些獨特的優點，在國民經濟和國防中越來越被人們所重視。
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質，從而產生超聲空化效應，這種空化效應已經在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發生不同的效應，已經在基礎學科研究和工程應用開發都表示出非常廣闊的應用前景[12]。按照超聲波研究內容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業及醫學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。超聲波的產生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現能量的轉換。壓電陶瓷的壓電效應是由它的內部結構引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質在某一恰當的方向施加一定的外力時，會引起內部電極分布狀態發生改變，在介質的相對表面上會出現和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質的現象叫做壓電效應則。相反，若在電介質上某一恰當的方向加上一定強度的外電場時，會引起電介質內部電極分布發生相應的變化，從而產生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質的應變現象叫做逆壓電效應]。功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。20世紀初期超聲波技術開始出現，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發展特別是電子技術的發展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。
標簽： 超聲波換能器
上傳時間： 2022-06-18
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在液體中發射足夠大的超聲波能量，液體會產生“空化效應”。“空化效應”是將超聲頻的振動加到清洗液中，液體內部會產生拉伸和壓縮現象，液體拉伸時會產生氣泡，液體壓縮時氣泡會被壓碎破裂。超聲波清洗的原理就是在清洗液中產生“空化效應”，氣泡的產生與破裂產生強大的機械沖擊力，用以清除物體表面的雜質、污垢和油膩。超聲波清洗機的清洗速度快，可提高生產效率；操作實現自動化，不須人手接觸清洗液，安全可靠，且節省人力；微小的氣泡可以到達特殊造型的零部件深處，對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈，所以超聲清洗應用更為廣泛；清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一致，實驗顯示，利用超聲波清洗技術，可得到比風吹、浸潤、蒸汽和刷子清洗更好的清洗效果。使用超聲波達到清洗目的，需要有容器與清洗液、超聲波換能器、超聲波電源。超聲波換能器是產生超聲場的部件，超聲波電源用以驅動超聲波換能器，向其提供能量，使之產生超聲場。通常的超聲波清洗機是在匹配電路上加占空比為50%的交流方波信號。本設計采用頻率自動跟蹤的方式來使超聲波換能器處于諧振，滿足超聲波電源與超聲波換能器工作在最佳狀態，使得整機達到最佳工作效率。功率檢測電路調節脈沖電壓的脈寬來改變超聲波發生器的輸出功率，以實現功率恒定。本文結合超聲波電源發展的現狀，并針對超聲波清洗機對超聲波電源的具體要求，提出了電源主電路和控制電路基本結構方案。并對電源的主電路和控制電路進行了理論設計和參數估算。設計了整流濾波電路、移相全橋變換器電路、功率控制電路、頻率跟蹤電路、匹配電路、驅動和保護電路等。文中還介紹了移相全橋的特點，具體分析了移相全橋變換的工作過程，并對移相全橋電路進行了相應的參數設計。文章最后應用PSPICE軟件對整個系統進行了仿真分析，對理論設計進行修正。結果表明系統設計可行，性能指標基本可以滿足設計要求。
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉變為機械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態。串聯匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環境溫度或元件老化等原因會導致換能器的諧振頻率發生漂移，使諧振系統失諧。傳統的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內部動態支路工作在非諧振狀態，導致換能器功率損耗和發熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調節逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統工作在最高效能狀態。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數存在的缺點，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態選擇換能器匹配電感的方法。經過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調節電抗值。并給出了實現這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812為核心設計出實現這一原理的超聲波逆變電源。實驗結果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現電抗值隨電抗控制度線性無級可調，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略，穩態時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現功率連續可調。該超聲波換能系統能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發生漂移系統仍能保持工作在最佳狀態，具有實際應用價值。
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波具有指向性強，能量消耗緩慢，傳播距離較遠等優點，所以，在利用傳感器技術和自動控制技術相結合的測距方案中，超聲波測距是目前應用最普遍的一種，它廣泛應用于防盜、倒車雷達、水位測量、建筑施工工地以及一些工業現場。本課題詳細介紹了超聲波傳感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89C51單片機的性能和特點，并在分析了超聲波測距的原理的基礎上，指出了設計測距系統的思路和所需考慮的問題，給出了以AT89C51單片機為核心的低成本、高精度、微型化數字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法。整個電路采用模塊化設計，由主程序、預置子程序、發射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號經單片機綜合分析處理，實現超聲波測距儀的各種功能。在此基礎上設計了系統的總體方案，最后通過硬件和軟件實現了各個功能模塊。相關部分附有硬件電路圖、程序流程圖。經實驗證明，這套系統軟硬件設計合理、抗干擾能力強、實時性良好，經過系統擴展和升級，可以有效地解決汽車倒車、建筑施工工地以及廣些工業現場的位置監控
上傳時間： 2022-06-19
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前幾天AUGTEK 發表了《LoRa 技術， 你來問， 我來答》上下兩部分，考慮到這一部分內容是對《LoRa 科普》很好的補充，故整合發布。感興趣的盆友可以多關注菜單欄，如果有新的LoRa 技術提問，小編會及時整合更新。鑒于LoRaWAN Server 是LoRaWAN 網絡框架中是比較重要的一環，且目前全球僅有少數幾家產商能夠提供，小編將在下篇新文章中為大家重點介紹。1. 什么是LoRa？LoRa 是低功耗廣域網通信技術中的一種，是Semtech 公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸技術， 是Semtech 射頻部分產生的一種獨特的調制格式。LoRa 射頻部分的核心芯片是SX1276 和SX1278。這類芯片集成規模小、效率高， 為LoRa 無線模塊帶來高接收靈敏度。而網關芯片則采用的是集成度更高、信道數更多的SX1301。用SX1301 作為核心開發出的LoRa 網關，可以與許許多多的LoRa 模塊構成多節點的復雜的物聯網自組網。2. LoRa是擴頻技術嗎？ LoRa 是一種擴頻技術，但它不是直接序列擴頻。直接序列擴頻通過調制載波芯片來傳輸更多的頻譜，從而提高編碼增益。而LoRa 調制與多狀態FSK 調制類似，使用未調制載波來進行線性調頻，使能量分散到更廣泛的頻段。3. LoRa 是Mesh 網絡、點對點傳輸還是星形網絡？ LoRa調制技術本身是一個物理層（ PHY layer ）協議，能被用在幾乎所有的網絡技術中。Mesh 網絡雖然擴展了網絡覆蓋的范圍，但是卻犧牲了網絡容量、同步開銷、電池使用壽命。隨著LoRa 技術鏈路預算和覆蓋距離的同時提升， Mesh 網絡已不再適合，故采用星形的組網方式來優化網絡結構、延長電池壽命、簡化安裝。LoRa 網關和模塊間以星形網方式組網，而LoRa 模塊間理論上可以以點對點輪詢的方式組網，當然點對點輪詢效率要遠遠低于星形網
標簽： lora
上傳時間： 2022-06-19
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高溫與低溫等離子體高溫等離子體一溫度為108~109K，完全電離的等離子體一熱平衡等離子體一熱核聚變、太陽和恒星發射的等離子體低溫等離子體一熱等離子體（thermal plasma）稠密氣壓（大氣壓以上），溫度103~105 K短脈沖放電（電暈放電）、電弧滑動噴射式放電電弧、高頻、燃燒等離子體冷等離子體電子溫度103~104K，氣體溫度低電子與離子或者中性粒子的碰撞過程中幾乎不損失能量稀薄氣壓輝光放電、電暈放電、質阻擋放電描述等離子體的物理量密度-電子密度-離子密度-中性粒子密度溫度-電子溫度-離子溫度-中性粒子溫度（氣體溫度）-1 eV = 11600 K低溫等離子體的產生和常見應用·輝光放電·電暈放電·介質阻擋放電·射頻低溫等離子體放電·滑動電弧放電·射流低溫等離子體放電·大氣壓或次大氣壓下的輝光放電
標簽： comsol multiphysics 等離子體 數值模擬
上傳時間： 2022-06-20
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本文跟蹤了國內國際上各研究組織關于5G需求與關鍵技術最新研究進展。高能效將是5G從設計之初就不得不考慮的幾個重要問題之。研究如何在不損失或者微損失網絡性能的前提下，極大地降低系統的能量消耗是一項很有研究價值的工作。本文通過分析現有無線網絡基站能量消耗的各個組成部分，參考目前5G研究趨勢，選擇網絡能效模型與基站能耗模型，用于后續網絡能效評估。小站密集化部署技術（Small Cell）是目前業內普遍認同的實現未來5G系統各項性能指標與效率指標的有效策略之一。隨著小站的密集化部署，網絡整體能效成為衡量異構無線通信系統長期經濟效益的一項重要指標。網絡運營前，需要以高能效為目標進行Small Cell密集化網絡部署。本文利用上述的能效模型，建立并推導出了Small Cell最佳部客位置與數量的高能效網絡部署方案目標函數，進一步通過數值仿真方法獲得了具體網絡場景下的高能效Small Cell 絡部署位置與數量，最后通過對大量的仿真結果進行分析，得出了高能效Small Cell集化署方案的一般性規律。研究成果對未來5G系統中SmallCell的部署具有重要參考意義在網絡運營中，由于網絡負載存在天然的不均衡性與動態被動性，需要在Small Cell密集化部署的未來移動通信系統中進行高能效網絡拓撲控制，以便在網絡運營中維持實時的網絡能效最優化的網絡拓撲結構。本論文分析了目前業界關于Small Cell 休眠/喚醒性能增益的最新研究成果，并針對其現有休眠喚醒方案中以單小區固定負載為門限的休眠順醒機制的不足，提出了一種高能效Small Cell聯合休眼喚醒控制機制，實現了對網絡拓撲的高能效動態控制。Small Cell密集化部署使網絡編碼在未來無線網絡環境中得到了新的應用契機，本文最后結合幾種未來5G新場景對網絡編碼應用方案進行了初步探討。初步仿真結果表明，網絡編碼方案可有效提升能效。
上傳時間： 2022-06-20
上傳用戶：canderile
超聲波具有指向性強，能量消耗緩慢，傳播距離較遠等優點，所以，在利用傳感器技術和自動控制技術相結合的測距方案中，超聲波測距是目前應用最普遍的一種，它廣泛應用于防盜、倒車雷達、水位測量、建筑施工工地以及一些工業現場。本課題詳細介紹了超聲波傳感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89C51單片機的性能和特點，并在分析了超聲波測距的原理的基礎上，指出了設計測距系統的思路和所需考慮的問題，給出了以AT89C51單片機為核心的低成本、高精度、微型化數字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法。整個電路采用模塊化設計，由主程序、預置子程序、發射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號經單片機綜合分析處理，實現超聲波測距儀的各種功能。在此基礎上設計了系統的總體方案，最后通過硬件和軟件實現了各個功能模塊。相關部分附有硬件電路圖、程序流程圖。經實驗證明，這套系統軟硬件設計合理、抗干擾能力強、實時性良好，經過系統擴展和升級，可以有效地解決汽車倒車、建筑施工工地以及些工業現場的位置監控
上傳時間： 2022-06-20
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無論是不控整流電路，還是相控整流電路，功率因數低都是難以克服的缺點.PWM整流電路是采用PWM控制方式和全控型器件組成的整流電路，本文以《電力電子技術 教材為基礎，詳細分析了單相電壓型橋式PWM整流電路的工作原理和四種工作模式.通過對PWM整流電路進行控制，選擇適當的工作模式和工作時間間隔，交流側的電流可以按規定目標變化，使得能量在交流側和直流側實現雙向流動，且交流側電流非常接近正弦波，和交流側電壓同相位，可使變流裝墨獲得較高的功率因數.：PWM整流電路：功率因數：交流側：直流側傳統的整流電路中，晶閘管相控整流電路的輸入電流滯后于電壓，其滯后角隨著觸發角的增大而增大，位移因數也隨之降低。同時輸入中諧波分量也相當大、因此功率因數很低。而二極管不控整流電路雖然位移因數接近于1，但輸入電流中諧波分量很大，功率因數也較低。PWM整流電路是采用PWM控制方式和全控型器件組成的整流電路，它能在不同程度上解決傳統整流電路存在的問題。把逆變電路中的SPWM控制技術用于整流電路，就形成了PWM整流電路。通過對PWM整流電路進行控制，使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同相位，則功率因數近似為1。因此，PWM整流電路也稱單位功率因數變流器。
上傳時間： 2022-06-20
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