非接触平衡梁找平系统超声波测量精度的影响因

　　1=SimSun1.长安大学工程机械学院，陕西西安710064；2.新疆生产建设兵团农十师工程质量监督站，新疆北屯市836000波传感器设计和使用方面的原因，可为用户正确选购和使用非接触平衡梁找平系统提供参考由于非接触平衡梁找平系统的许多优点使沥青混凝土摊铺机施工质量和效率得到极大提高，为施工企业带来显著的经济效益，受到国内外普遍认可非接触平衡梁找平系统的测量精度高是其突出的优点之，这完全得益于系统所用的超声波传感器。但是，由于传感器所用的超声波发射材料结构设计以及实际使用方面的问而使其测量精度有所不同。

　　1超声波发射材料及声波频率对测量精度的影响非接触平衡梁找平系统使用超声波传感器测量摊铺装置与基准面之间的距离时，能够获得的高测量精度与超声波的发射频率密切相关使用超声波测量距离实际上是测1从发射个声脉冲到同广；脉。冲返回传感器的时间即经过被测目标反射回传感器头的时间历程因为声脉冲必须从传感器运行到目标，再从目标反射回传感器所以，传感器所获得的每个时间采样级采样总是实际测量距离5所对应的声波运行，间的两倍，7波的速度大约为33，1.因此。测量目标相对于传感器的实际距离为533ft，2山此可。只要准确地获得声波在传感器与测量目标之间的传播时间即可准确地测量距离但由于超声波传感器的发射频率很高，如对每个声波所探测的距离进行计算并与初始值相比较而实施控制的话除了使要求的计算速度过高计算量过大以外，还会由于未对采样进行过滤而将地面偶然因素加入控制环节引起误动作，相当于给执行机构施加个含有非真信号的高频控制信号，同时由于摊铺机机械系统的惯性，无法对该高频控制信号作出响应，所以这种处理方法没有任何实际意义在保证控制信号频率与摊铺机机械系统响应速度相匹配的情况下，为了利用传感器的高频探测功能对地面偶然因素进厅有效的过滤和平均，取段时间内的级采样的均值作为级采样，即每个级时间采样都是组，个声波反射时间的均值，即不同频率的传感器，其每个级时间采样所包欠的声波级采样数量不14发射频率为200 14的超声波的发射周期为5纳秒，即每次发射声波25纳秒即在同，间内频传感器的采样次数总是大于低频传感器所以，高频传感器所采集的地面高度信息较多。样本越大，平均过滤效果越好。这种效果类似于大1增加机械式平衡梁的滑靴数。即柄加采样数量，是高频传感器测量精度较高的重要原因之。

　　声脉冲由电子电路发射和接收，声脉冲是对应于传感器基频率的短脉冲。当目标距离确定不变时，用401出和200出传感器测1的粘度是相，但传感器测目标之间的距离变化+定或测1目标的反射特性变化不定石料砂砾，沥青时，距离测量的精度差则不荇忽视测量电路是通过测量声脉冲从传播到反射的时间而工作的脉冲信号发生并发出后传感器自动切换到接收状态，传感器从开始接受输入信4到扣1值达到某水平触发点有个过程，需要定时间，只有当其幅值达到触发点时，接收检测器才可向测量电路输入个时间信号即记录个4所以，信号幅值上升到角虫发点所用的时间长短是决定误差大小的重要因素。

　　任何信号都会占用个基本频率周期时长来建立信号幅值直到触发点。对于低频系统，由于其基本频率周期比高频系统长，所以，信号幅值上升的时间要比高频系统长，只有在静态即目标距离固定不变条件下的测1精度才相。这是因为引起误；的成分相即目标距离和1目标类型均无变化，所以对测量精度的影响很小。在目标距离和目标面类型变化的情况下，由于高频系统和低频系统的信号上升时间和触发时刻不同而导致对于相同的目标距离将获得不同的测量结果对于发射频率为2002的系统，信号幅值的上升时间仅为50纳秒，而发射频率为402的系统，信号幅值的上升时间则需250纳秒。

　　另方面。发射频率为202的系统乃纳抄时间所对应的距离变化汉为0.825.而发射频率为401出的系统，25纳秒，间所对应的距离变化为41251如果再考虑相同的声脉冲上升时间，所产生的后误差将更大这是高频传感器测量精度较高化的，由于这原因引起的误差将达1脱。

　　2传感器结构设计及补偿校正措施对测量精度的影响引起测量误差的另个主要因素是声脉冲穿行的空气介质质雹。空气介质的湿度含尘量和温度是影响测量精度的主要原因在大多数超声测量系统中，都对温度进行了测量并加以补偿有些超声测量系统如丁丁出耶人的传感器除温度补偿外专感器还装存个位探测头方的仍1参巧栅栏阽轼它为传感器提供个处于同空气介质环境中的标准距离系统通过测量该标准距离所对应的实际反射时间来测定当时当地的空气介质对测量的影响程度而对目标测量进行修正以获得准确的目标距离借助于该参考栅栏即可得到声波在作业现场空气中的实际传播速度修正的原理如下可，也是声波在现场空气介质中传播的实际速度，是根据传感器到参考栅栏之间的空气介质包括温度湿度含尘量等对声波运动的综合影响程度也斤修正而获得的，传播速度不定等于理论传播速度33，8，以此速度作为声波在传感器到测量目标之间的传播速度。

　　因为参考栅栏到传感器的距离较小而且固定不变，如果参考栅栏以下到测量目标的距离越大，现场空气介质的上下部变化越大，尤其在沥青路面摊铺中，测量范围下部空气介质的成分温度等都与上部有很大差别。所以，尽可能接近测量目标，减小现场空气介质差别，对于获得较高测量精度是非常重要的由于长距离测量与短距离测量时声波穿过的空气成分及其它条件不同，而且距离越大，差别越大，对测量精度的不良影响也越大，补偿系统对于影响因素的补偿能力也将不同例如，参考栅栏与传感器相距20，而测量1标与传感器相趴40，1丽则1使目标观；距离获得5脱的大补偿，如果测量目标与传感器相距800，则其测量距离只能获得2脱的补偿另1方面。扯然低频测量系统在长距离测量中具有较好的灵敏度，但对高频测量系统进行必要的响应补偿，可使其兼有高精度和高灵敏度性能例如，丁了人化系统及其相应的增益控制器增大了声脉冲能量和氏距离接收灵敏投。

　　3施工应用方面的影响根据以上分析可知，在路面摊铺施工中由于使用不当对非接触平衡梁找平系统测量精度产生不良影响1超声波传感器距离测量目标太远使用这种传感器时首先要注意其工作窗范围，不同传感器有不同的工作窗超出工作窗范围将使系统不能正常工作。

　　即使传感器的测量范围在工作窗之内，为了提高其测量精度亦应在外界环境容许的情况传感器的安装高度不至于使其损坏下尽量减小测量距离，即在传感器工作窗的下限附近工作，以保证传感器的可靠工作并充分发挥其误差补偿能力；2传感器的参考栅栏扭曲变形或不在超声波探测范围内参考栅栏扭曲变形将改变其相对于传感器致补偿能力变差而影响测量精度。如果参考栅栏变形过大而使其离开超声波探测范围，传感器将接收不到参考信号而失去补偿能力。所以，工程施工中应注意保护传感器和参考棚栏；3不注意清理传感器探测路线上的散落料粒。

　　尽管非接触平衡梁找肀系统具有很好的平均滤波功能，但因为其基本功能要求是跟踪基准，所以作为基准粒会对测量精度产生定影响，这点也应引起注意。