【正文】 超聲波傳播與兩點(diǎn)之間時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)之間的距離可以通過由超聲波波速乘以他的傳播時(shí)間，在合適的分離的兩點(diǎn)。因此，這是一個(gè)發(fā)明提供儀器利用超聲波準(zhǔn)確測量兩點(diǎn)之間距離的方法。 當(dāng)中等兩個(gè)點(diǎn)之間的介質(zhì)是空氣，聲速是取決于溫度和空氣相對(duì)濕度。因此，這 個(gè)發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是，目前的發(fā)明提供儀器的方法如同所描述的一樣是獨(dú)立于溫度和濕度的變化的。 二、綜述發(fā)明 前述的和額外的目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)這些原則的這項(xiàng)發(fā)明提供距離測量儀器，其中包括一個(gè)參考的單元和測量單元。 參考和測量單元是相同的，每個(gè)單元都包括一個(gè)電聲波的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。參考單元的發(fā)射器和接收器之間的間隔是一個(gè)固定的參考距離，然而測量單元的發(fā)射器和接收器之間的距離才是我們所要測量的部分。在每一個(gè)單元中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都連接了一個(gè)反饋環(huán)路，以使發(fā)射機(jī)產(chǎn)生由接收器接收的聲波生脈沖，然后由接收器轉(zhuǎn)換成一個(gè)電脈沖反饋到發(fā)射機(jī)，使產(chǎn)生一系列重復(fù)脈沖的結(jié)果。脈沖重復(fù)率是成反比關(guān)系發(fā)射器和接收器之間的距離。在每一個(gè)單元，脈沖被用來提供給一個(gè)計(jì)數(shù)器。由于參考的距離是已經(jīng)知道了的，所以計(jì)數(shù)器所輸出的數(shù)據(jù)被用來確定所期望測得的距 離。由于溫度和適度的變化，這兩方面都會(huì)造成相同的影響，利用計(jì)數(shù)器所提供的數(shù)據(jù)，這樣的測量對(duì)于溫度和濕度引起的變化一樣是沒有辦法避免的。 三、簡要說明圖紙 通過讀接下來的說明前面的敘述將變得更加明顯，這個(gè)關(guān)于電路原理圖的描述在 于這項(xiàng)發(fā)明相關(guān)規(guī)律保持了相當(dāng)?shù)囊恢滦浴? 四、詳細(xì)說明 根據(jù)現(xiàn)在的繪圖，有結(jié)果表明，測量單位和 10參考單位 12，都聯(lián)結(jié)起來組成可以利用的單元 14 。測量單位包括 10包括了一個(gè)電信號(hào)發(fā)射機(jī) 16和一個(gè)電信號(hào)接收機(jī) 18 。發(fā)射器 16包括了夾著一對(duì)電極 22河 24的壓電材料 20。同樣 ,接收機(jī) 18，包括了夾著一對(duì)電極 28河 30的壓電材料 26。眾所周知，通過利用電極 22和 24之間產(chǎn)生的電場，壓電材料 20將產(chǎn)生壓力。如果該電場產(chǎn)生變化，例如通過一個(gè)電脈沖，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)聲波 32。因此，進(jìn)一步得知，當(dāng)聲波影響到接收器 18的時(shí)候，這時(shí)會(huì)引起接收器上的壓電材料 26產(chǎn)生機(jī)械變形，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)通過 28和 30這一對(duì)電極。雖然已經(jīng)對(duì)壓電傳感器作了說明，但是其他電聲裝置也可利用，例如，靜電，駐極體或電磁類型。 如表所示，接收器的電極 28和 30將于放大器 34的輸入端相連接，同時(shí)，放大器 的輸出端于探測器 36相連接。脈沖發(fā)生器 38然后產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，這是提供給脈沖發(fā)生器 16 和 18 在通常情況下都是保持運(yùn)作的。根據(jù)相關(guān)的需要，本發(fā)明提供了一個(gè)連續(xù)波振蕩器 42，他能持續(xù)的產(chǎn)生一個(gè)固定頻率和連續(xù)振蕩信號(hào)，最好是同傳感器 16和 18能接受到的固定頻率一樣。這個(gè)振蕩信號(hào)被用來提供給調(diào)制器 44。為了使發(fā)射機(jī) 16右線的工作，最好的做法是提供幾個(gè)周期的共振頻率信號(hào)，而不是一個(gè)單脈沖或單周期。因此，在這里使用了脈沖發(fā)生器 40，用于回應(yīng)每一個(gè)觸發(fā)脈沖，提供一個(gè)控制脈沖給調(diào)制器 44，讓他有一個(gè)與來自于振蕩器 42的周期振蕩信號(hào)預(yù)定的相同時(shí)間。這樣的控制脈沖能使調(diào)制器 44傳送一個(gè)周期的突破口以觸發(fā)發(fā)射機(jī) 16。 當(dāng)電源被用于描述的電路，有相當(dāng)大的噪音輸入到放大器 34 ，以至于其輸出觸發(fā)脈沖發(fā)生器 40引起了正當(dāng)周期變化，這個(gè)振蕩周期是用來提供給發(fā)射器 16的電極 22 和 24。發(fā)射器 16因此產(chǎn)生聲波 32并作用于接收器 18，接收器 18 然后產(chǎn)生一個(gè)電脈沖輸入放大器 34，這再次觸發(fā)脈沖發(fā)生器 40。這個(gè)周期繼續(xù)循環(huán)，使重復(fù)的一系列觸發(fā)脈沖作用于脈沖發(fā)生器 38的輸出。這脈沖串被用于計(jì)數(shù)器 46，以及脈沖發(fā)生 器 40。 變送器 16和接收器 18中間的間隔 D，他是我們想要測量的數(shù)據(jù)。傳播時(shí)間的 T 是聲波傳播與之間的距離除以速度而得出來的，通過公司 T=D/V。速度是在發(fā)射機(jī) 16和接收器 18之間這段空氣中傳播的速度，計(jì)數(shù)器 46 測量觸發(fā)脈沖的重復(fù)率，這是因?yàn)槊}沖等于的1/T。因此。重復(fù)率是等于 V/D。聲波的速度通常受到空氣的濕度和溫度的影響，例子如下： equl其中 T 是溫度， P 是水汽局部的壓力， H 是大氣壓強(qiáng)， Y和 Y 是比例不同壓力下在熱水汽和干燥的空氣不同的比熱容。因此，觸發(fā)脈沖的重復(fù)率測被計(jì)數(shù)器 46測量的相當(dāng)準(zhǔn)確 ，但是聲速受到溫度和濕度的影響，使測量的距離 d無法被準(zhǔn)確的確定。 根據(jù)這項(xiàng)發(fā)明的基本原理，需要利用參考單元 12。參考單元 12 同參考單元 10基本上是一樣的，其中，包括一電發(fā)射機(jī) 50，以及在壓電材料 52之間的一對(duì)電極 54 和 56。接收器 58，其中包括壓電材料 60之間的一對(duì)電極 62和 64。再次，傳感器出了其他類型壓電也可以被利用。發(fā)射器 50和接收器 58之間的距離都是已知且固定的，設(shè)為 DR。電極 62和 64連接到放大器 66的輸入端，其輸出連接到探測器 68。探測器 68 的輸出端連接到脈沖發(fā)生器 70，脈沖發(fā)生器70產(chǎn)生觸發(fā)脈 沖。觸發(fā)脈沖應(yīng)用到脈沖發(fā)生器 72以控制調(diào)制器 74通過連續(xù)振蕩器 76傳送一段脈沖串傳遞至發(fā)射機(jī) 50。來自于脈沖發(fā)生器 70的觸發(fā)脈沖也用于計(jì)數(shù)器 78。 最好是所有的傳感器 16,18,50 和 58 具有相同的共振頻率。因此，振蕩器 42和 76都工作在相同的頻率上，脈沖發(fā)生器 40和 72產(chǎn)生相同帶寬的輸出脈波。 按照慣例，測量單元 10和參考單元 12空間上很接近，使該聲速在這兩個(gè)單位上是相同的。雖然測量單元 10和參考單元 12的脈沖重復(fù)率各自依賴于各自的溫度和濕度，能證明的距離 D 來衡量?？梢缘贸鰷y量單元和參考單元的聯(lián)系如下 iD=DR（ 1/tR） /（ 1/t）。 tR是指參考單元聲波傳播與固定空間的時(shí)間。這個(gè)關(guān)系與空氣的溫度和濕度都是無關(guān)的。因此，計(jì)數(shù)器 46和 78的輸出被用來提供微處理器 90，作為方法 14。微處理器 90 可通過編寫程序來提供輸出。這個(gè)輸出與計(jì)數(shù)器 46和 78的輸出是成比例的，反過來也同測量單元 10和參考單元12 各自的觸發(fā)脈沖串成比例。如所敘述的一樣，這些比例是不依賴于溫度和濕度的，因?yàn)閰⒖季嚯x DR 是已知的，提供了一個(gè)準(zhǔn)確的 D 的參考。這個(gè)利用方法 12更進(jìn)一步的包括了被微處理器控制的顯示器 92，所以設(shè)備可以確定距離 D。 試驗(yàn)還 表明當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收器傳感器之間的距離太小的時(shí)候，聲波的反射在傳感 器表面的效果不是很明顯，以至于極大的影響了測量的精度。根據(jù)這種情況，使 傳感器分開有一個(gè)相當(dāng)?shù)淖钚【嚯x，最合適是 4英寸。