能夠量測絕對飛行時間的改良式波峰到達時間序列法

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姓名

李硯楷(Yen-kai Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

能夠量測絕對飛行時間的改良式波峰到達時間序列法
(An improved Peak Time Sequence Method for absolute time of flight measurement)

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摘要(中)

本論文結合窄頻超音波換能器系統鑑別演算法與飛行時間序列法，提出超音波絕對飛行時間的量測方法，突破原本峰谷時間序列法僅能夠量測相對距離的限制。本論文先以電腦模擬系統為平台，驗證本論文提出之測距演算法正確且具有高量測性能，再透過實際測距平台進行測距性能的實測。

摘要(英)

In this paper combined with system identification and Peak Time Sequence Method proposed the method of ultrasound absolute time of flight measurement, breakthrough the original Peak Time Sequence Method can only be measured relative distance limit. In this thesis, computer modeling platform used to validate the algorithm correctness and ranging performance, then the actual distance measurement platform validation of the actual ranging performance.

關鍵字(中)

★ 超音波
★ 測距
★ 飛行時間

關鍵字(英)

★ ultrasound absolute time of flight

論文目次

摘要 2
致謝 4
目錄 5
圖目 6
表目 8
第一章緒論 9
1.1 研究目的及動機 9
1.2 文獻回顧 10
1.3 研究構想 12
1.4 論文章節 12
第二章理論及技術基礎 13
2.1 超音波基礎原理 13
2.2 實驗平台 14
2.3 電腦模擬系統 17
第三章 PTS絕對距離演算法設計 18
3.1 測距系統相位延遲 18
3.2 COTS轉PTS 19
3.3 多筆PTS合併 21
3.4 穩態PTS篩選 22
3.5 PTS絕對距離演算法 23
第四章電腦模擬 26
4.1 電腦模擬測距實驗設計 26
4.2 電腦模擬數據與討論 29
第五章實際距離量測 37
5.1 實際距離量測實驗設計 37
5.2實驗數據與討論 40
第六章結論與未來展望 50
參考文獻 51
附錄1. 53

參考文獻

[1] S. B. Jiang, C. M. Yang, R. S. Huang, J. Y. Fang and Tse-LiangYeh,“An innovative ultrasonic time-of-flight measurement method using peak time sequences of different frequencies part-I,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 60, no. 3, pp. 735-744, Mar. 2011.
[2] C. M. Yang, S. B. Jiang, D. Y. Lin, F. M. Lu, Y. M. Wu and T. L. Yeh,“An innovative ultrasonic time-of-flight measurement method using peak time sequences of different frequencies part-II implementation,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 60, no. 3, pp. 745-757, Mar. 2011.
[3] D. Webster, “A pulsed ultrasonic distance measurement system based upon phase digitizing,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 43, no. 4, pp. 578-582, Aug. 1994.
[4] C. F. Huang, M. S. Young, and Y. C. Li,“Multiple-frequency continuous wave ultrasonic system for accurate distance measurement,” Rev. Sci. Instrum., vol. 70, no. 2, pp. 1452–1458, Feb. 1999.
[5] M. H. YANG, K. N. HUANG, C. F. HUANG, S. S. HUANG and M. S. YOUNG,“A High Accuracy Ultrasonic Distance Measurement System Using Binary Frequency Shift-Keyed Signal And Phase Detection,” Biomedical Engineering: Applications, Basis and Communications, Vol. 15, no. 2, pp. 61-67,April 2003.
[6] L. Angrisani and R. Schiano Lo Moriello, “Estimating ultrasonic timeof-flight through quadrature demodulation,” IEEE Trans. Instrum. Meas.,vol. 55, no. 1, pp. 54–62, Feb. 2006.
[7] L. Angrisani, A. Baccigalupi, and R. Schiano Lo Moriello, “A measurement method based on Kalman filtering for ultrasonic time-of-flight estimation,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 55, no. 2, pp. 442–448, Apr. 2006
[8] Queiros, R., Alegria, F.C., Girao, P.S., Serra, A.C. “Cross-Correlation and Sine-Fitting Techniques for High-Resolution Ultrasonic Ranging,”IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 59, no. 12, pp. 3227 - 3236, Dec. 2010.
[9] 陳捷諒（民100）,窄頻超音波收發換能器系統鑑別, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文，未出版，台灣桃園。
[10] A. P. C, Cracknell, “Ultrasonics.” London: Wykeham, 1982,chap.3
[11] Midas Components Ltd, “Air Ultrasonic Ceramic Transducers” 400ST/R120 Datasheet.

指導教授

葉則亮、江士標(Shyh-biau Jiang)

審核日期

2012-7-24

推文