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专利号: 2020109092184
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种不依赖于温度补偿机制的高精度超声测距方法,其特征在于,超声探头布置在一根可以自动伸缩的至少两节段的控制柄上,控制柄上的不同节段的位置分别进行超声测距,测得各个位置的收发时间间隔,使用最小二乘法计算得到距离;

所述控制柄设有3个节段,探头具有四个位置状态:原位、缩进一节、缩进二节和缩进三节;

设定每一个节段的长度相等,均为h,假设测距物体没有发生在超声传播线上的位移,但可以在传播线垂直方向有位移,并且测距物表面维持平面状态不变,假设在探头的各个位置测得的发收时间间隔为t1,t2,t3,t4,列出方程如下其中s、v是未知的,t1,t2,t3,t4和h是已知的;

使用最小二乘法计算得到:

计算以上矩阵乘法算式,得到距离s;

所述最小二乘法的过程为:

将式(1)整理成矩阵形式如下:

由于t1,t2,t3,t4互不相等,矩阵 的秩为2,因而是列满秩,对上面矩阵方程两边同时乘上转置矩阵 则有得到

最终得到式(2)。

2.一种实现如权利要求1所述的不依赖于温度补偿机制的高精度超声测距方法的装置,其特征在于,所述装置包括超声探头、控制柄和控制单元,所述控制柄是一根可以自动伸缩的至少两节段的控制柄,所述控制端的端部安装超声探头,所述超声探头的收发信号端与所述控制单元连接,所述控制单元包括用于控制柄按照不同节段伸缩的动作控制模块、用于依照不同节段的发送和接收时间间隔使用最小二乘法计算得到距离的距离计算模块。

3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述控制柄具有内嵌电机,所述内嵌电机用于控制伸缩。

4.如权利要求2或3所述的装置,其特征在于,所述控制柄设有3个节段,探头具有四个位置状态:原位、缩进一节、缩进二节和缩进三节。

5.如权利要求2或3所述的装置,其特征在于,所述装置包括显示模块,所述控制单元与所述显示模块连接。