水下焊接超声传感高精度测距及应用研究

摘要

二十一世纪被称为“海洋的世纪”，随着海洋工程的建设规模越来越大，水下焊接的应用越来越频繁，传统水下焊接比陆地上焊接受到制约因素更多，因此对水下焊接的自动化提出了迫切的要求。论文以实现水下焊接超声波焊缝跟踪为目标，对超声波测距系统、信号采集和分析以及控制系统进行了研究。
　　水下焊接超声传感焊缝跟踪的困难在于能否判别焊缝的位置，通过对超声波测距原理研究，设计超声波测距系统，利用测距源判别焊缝在焊件位置，最终实现水下焊缝自动跟踪。
　　水下焊接过程中存在焊接弧光、气泡的扰动、水流和烟尘及杂质的距离等不利因素，使超声波信号存在噪声的干扰，在测距，确定回波信号前，需要对信号进行滤波及其它处理，对回波信号判定，采用相关系数法，对于采集的信号可以进行相关的信号处理，提高对回波信号前沿识别的准确度和精确度。
　　本文硬件系统有三个主要部分组成，包括信号采集系统，焊接子系统和运动控制子系统三个主要部分。实验表明，它们的运动稳定性满足系统的要求。
　　以VISUALC++6.0为开发工具，基于多任务操作系统设计了一套界面功能较全的应用软件,并使用Matlab对于信号进行分析和处理。
　　论文最后在水下对超声波测距进行了试验验证，分析超声波传感器运动状态，为水下焊接过程准确进行焊缝跟踪提供基础，具有较高的跟踪可靠性，结果比较准确。

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目录

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究内容

第2章 超声波传感器

2.1超声波简介

2.2超声波传感器

2.3超声波测距原理

2.4本章小结

第3章 硬件选择及系统整体组成

3.1平台传动系统

3.2传动机构

3.3传感器选择

3.4单片机系统

3.5超声波发射接收电路

3.6水下湿法焊接试验

3.7信息处理软件

3.8本章小结

第4章 超声波信号分析及处理

4.1焊缝位置检测的基本原理

4.2信号处理方法

4.3信号分析处理

4.4系统测量中的误差分析

4.5提高测距精度的方法

4.6本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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