[发明专利]一种低速风洞内的超声精确测距系统

摘要

本发明公开了一种低速风洞内的超声精确测距系统，包括设置在风洞内的五只超声传感器和控制器，其中两只超声传感器固定在风洞内壁上，一只可以在风洞内移动，另外两只分别设置在两个被测物体上，被测物体位于低速风洞内；测距采用差距法获得低速风洞内的实时声速，再利用获得的实时声速通过双向探测法测得低速风洞内两物体的精确空间距离。本发明通过采用差距法和双相探测法实现低速风洞内距离的非接触精确测量，避免了低速风洞内的空气流速、密度、压力、温度和湿度等对测距结果的影响。

主权项

一种低速风洞内的超声精确测距系统，其特征在于包括控制器和五只超声传感器(B₁、B₂、S、B_i、P_j)，其中两只超声传感器(B₁、B₂)固定安装在低速风洞内壁上，一只超声传感器(S)为移动端设置在风洞内，另外两只超声传感器(B_i、P_j)分别固定设置在两个被测物体上，被测物体置于低速风洞内，所述五只超声传感器均为收发一体式传感器，五只超声传感器的信号输出端分别与控制器相连；所述系统采用的测距方法由差距法和双向探测法两部分组成，如下：差距法，用于测得两只固定设置在风洞内壁上的超声传感器(B₁、B₂)之间的距离d，方法为：控制器采集超声波从超声传感器(S)发射到超声传感器(B₁)的接收时长为t₁，控制器采集超声波从超声传感器(B₁)发射到超声传感器(S)的接收时长为t₁′；移动超声传感器(S)距离d₂,然后由控制器采集超声波从超声传感器(S)发射超声波到超声传感器(B₁)的接收时长为t₂，制器采集超声波从超声传感器(B₁)发射到超声传感器(S)的接收时长为t₂′；控制器采集超声波从超声传感器(B₂)发射到超声传感器(B₁)的接收时长为t，控制器采集超声波从超声传感器(B₁)发射到超声传感器(B₂)的接收时长为t′；通过计算可得到：$d=\frac{t\·t^{\′}}{t+t^{\′}}\·\frac{d_2\·(t_1+{t_1}^{\′})\·(t_2+{t_2}^{\′})}{t_2\·{t_2}^{\′}\·(t_1+{t_1}^{\′})-t_1\·{t_1}^{\′}\·(t_2+{t_2}^{\′})}$实时声速c为：$c=\frac{d}{2}\·(\frac{1}{t}+\frac{1}{t^{\′}});$双向探测法，用于非接触精确测量低速风洞内两物体间的距离，方法为：设置在被测物体上的超声传感器(B_i、P_j)相互发射超声波，控制器采集超声波由B_i发射到P_j接收的时长为t_ji1，超声波由P_j发射到B_i接收的时长为t_ji2超声传感器B_i和传感器P_j间的距离记为d_ji，通过计算可得到：$d_{ji}=\frac{2\×c}{\frac{1}{t_{ji1}}+\frac{1}{t_{ji2}}}.$