超低頻振動(dòng)傳感器的超聲相位檢測(cè)方法及FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、超低頻振動(dòng)是一種常見的物理現(xiàn)象，礦井井架、井塔、高層建筑物、鐵路公路橋梁、水壩的振動(dòng)、地殼震動(dòng)都屬此類。這類振動(dòng)具有振動(dòng)頻率很低，1Hz以下頻率成份極豐富、振幅大、破壞力較強(qiáng)等特點(diǎn)。在工程技術(shù)領(lǐng)域，超低頻振動(dòng)的測(cè)試與研究一直受到高度重視。而本課題設(shè)計(jì)的一種超低頻振動(dòng)傳感器可實(shí)現(xiàn)超低頻振動(dòng)測(cè)量，具有重要意義。
　　本文設(shè)計(jì)的超低頻地震檢波器基于超聲波相位法。整個(gè)檢波器由外殼、彈簧振子結(jié)構(gòu)、以及超聲波探頭等組成。其主要原理是將振波耦合

2、至質(zhì)量塊發(fā)生諧振，通過(guò)檢測(cè)質(zhì)量塊振動(dòng)過(guò)程中的位移變化規(guī)律反推目標(biāo)振動(dòng)信息。質(zhì)量塊的位移檢測(cè)則通過(guò)測(cè)算超聲波收發(fā)傳感器的實(shí)時(shí)相位差得出。
　　為了解決溫度變化導(dǎo)致超聲波波長(zhǎng)變化對(duì)超聲波測(cè)量結(jié)果的影響，系統(tǒng)采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。本文提出了一種基于FPGA的超聲波信號(hào)與采樣信號(hào)同時(shí)鐘源的采樣電路設(shè)想以實(shí)現(xiàn)整周期的信號(hào)采樣。針對(duì)由于振動(dòng)速度存在導(dǎo)致超聲波接收傳感器信號(hào)變形，本文使用一種基于相鄰信號(hào)加減的相位算法，并通過(guò)仿真方法對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證，