超低頻振動傳感器的超聲相位檢測方法及FPGA實現(xiàn).pdf

1、超低頻振動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、地殼震動都屬此類。這類振動具有振動頻率很低，1Hz以下頻率成份極豐富、振幅大、破壞力較強等特點。在工程技術領域，超低頻振動的測試與研究一直受到高度重視。而本課題設計的一種超低頻振動傳感器可實現(xiàn)超低頻振動測量，具有重要意義。
　　本文設計的超低頻地震檢波器基于超聲波相位法。整個檢波器由外殼、彈簧振子結構、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，通過檢測質(zhì)量塊振動過程中的位移變化規(guī)律反推目標振動信息。質(zhì)量塊的位移檢測則通過測算超聲波收發(fā)傳感器的實時相位差得出。
　　為了解決溫度變化導致超聲波波長變化對超聲波測量結果的影響，系統(tǒng)采用差動式結構。本文提出了一種基于FPGA的超聲波信號與采樣信號同時鐘源的采樣電路設想以實現(xiàn)整周期的信號采樣。針對由于振動速度存在導致超聲波接收傳感器信號變形，本文使用一種基于相鄰信號加減的相位算法，并通過仿真方法對算法進行了驗證，