基于互相关法的超声波高精度回波定位方法研究

摘要

为了解决传统的互相关算法没有自适应特性且运算量较大的问题,以提高超声波测距的精度,分析了不同距离下的超声波回波信号的强度和持续时间,并结合了换能器的振动特性和声波的衰减特性,提出了一种精确定位超声波回波位置的算法.首先,采用改进的互相关算法,确定了回波起始位置的范围,再进一步比较了回波信号各个周期的方差特性,最终得到了回波信号前沿的起始位置;通过模拟仿真验证了该定位算法在低信噪比环境下的适应性,通过实际的测量实验验证了该算法的测量精度.研究结果表明:在3000 mm实测范围内,采用了该算法的超声波测距系统,其绝对误差<1.3 mm,标准偏差≤0.097 mm,可满足大部分工业测量需求.