AMPI超声波时差测距系统：40kHz窄带换能器实现高精度距离测量

本文献探讨了一种基于空气耦合的超声波时间飞行测量系统，其采用了幅度调制和相位反转驱动信号（AMPI）来实现精确的距离测量。传统上，超声波测量可能会受到环境噪声、多路径效应等因素的影响，导致测量精度降低。该创新方法旨在通过结合幅度调制和相位反转技术，有效地克服这些问题。 首先，相位反转波用于消除超声波中的不理想部分，它通过产生与原始波相位相反的波，能够在一定程度上抵消噪声和其他干扰。而幅度调制进一步增强了这一主动消噪效果，使得即使是窄带40kHz（波长约为9毫米）的换能器也能生成一个具有锐利边缘的特殊超声波波形。这种锐利的波形轮廓使得零交叉时间的确定变得非常准确，几乎无误差。 通过使用AMPI信号，该系统在0.1到0.5米的距离范围内实现了优于0.02毫米的测量精度，这是传统方法难以企及的。这不仅提高了系统的测量性能，而且对于需要高精度测距的应用，如精密机械制造、工业自动化以及医疗设备，具有显著的优势。此外，这种方法也展示了如何通过信号处理技术优化超声波传感器的性能，使其在实际应用中展现出更高的稳定性和可靠性。 文章的作者，Katsuhiro Sasakia等人，来自日本中央研究研究所和 Toyama工业技术中心，他们详细介绍了实验设计、信号处理方法以及实际测试结果，为后续的研究者提供了宝贵的技术参考。这项工作是超声波传感技术领域的一项重要进展，有助于推动更精确、更高效的时间飞行测量系统的开发和应用。