电脉冲在导线中的传播速度问题

魔双月壁

电脉冲在导线中的传播速度问题 [复制链接]

 

最近在做一个项目，U型轨道上测小车移动距离，确定小车位置。

编码器和激光雷达都被上头否决了，现在是想自己开发一个测距的东西，于是想到了脉冲双端测导线长度。

 

 

网上找了一些资料，发现电脉冲速度影响因素还挺多，例如图里说的这些。

不同导线材料，速度是不一样的。

脉冲频率对速度也有影响，并且脉冲的宽窄会影响信号衰减。

 

现在就是想用同频率同脉宽的脉冲在U型轨道上传播测距离，速度可以前期标定。

不知道这种想法可行不？

maychang

不建议楼采用这种方法“在U型轨道上传播测距离”，因为楼主的小车移动距离不可能很大。

既然移动距离不很大，采用超声波来测距要好得多。

maychang

之所以建议采用超声，是因为声速仅为大约330m/s，而电磁波速度约3*10^8m/s，二者相差近百万倍。

chunyang

在轮轴上装光电编码器是最方便的办法，只要轮子与轨道不打滑，精度也不错。非接触方案可以用超声波，但需要考虑分辨率和近距盲区以及U型回转轨道导致的距离判定问题。至于楼主的想法，不可行，精度太差，受分布参数的影响巨大，没有普适性。

魔双月壁

接手的是一所高校里的大项目，上头的意思是想增加一些我们自己的核心技术在里面，而不是利用现有的设备组装拼凑。

所以才提出自己做测距的东西放在里头。

 

目前手头有测脉冲到达时间间隔的TDC模块，还有脉冲整形模块。

脉冲幅度为5V，宽度几十us。

 

测试采用多股细线组成的铜导线，截面积1.5平方。

初始参考为46.8cm长的导线，时间为9.86ns

 

之后测试：

65.9cm的导线时间为17.33ns    计算结果：2.55cm/ns

94.6cm的导线时间为27.04ns   计算结果：1.67cm/ns

 

感觉差的还是有点大的........

PowerAnts

maychang 发表于 2019-9-6 13:03 不建议楼采用这种方法“在U型轨道上传播测距离”，因为楼主的小车移动距离不可能很大。 既然 ...

我倒是有些不同的意见。空气中的声速受温度和气流的影响还是蛮大的，温度倒还好说，补偿便是了。气流的多谱勒效应比较难办，除非在轨道边上多个风速杯测量对地风速加以修正，不过小气候总是很复杂的。

金属的温度变化100度，声速仅变化1%，也不受气流影响，确是最好的测速媒介。

也别管是否U型了，轨道的一端放一个应答器，小车要读位置，就用换能器“敲”一下轮子将声波传给铁轨，应答器收到信号后也跟着“敲”一下发个信号给小车即可

 

修改原因：补充红体字部份

maychang

PowerAnts 发表于 2019-9-6 17:54 maychang 发表于 2019-9-6 13:03 不建议楼采用这种方法“在U型轨道上传播测距离”，因为楼主的 ...

用轨道作为介质，好主意。

如果是在小车上测量位置，利用轨道端的反射波即可。

chunyang

固体传声确实比空气传声稳定很多，可以考虑采用诸如200KHz的高频超声波，这样分辨率能做得更精细。

chunyang

轨道只要不是闭合的整体，用端面反射确实就可以。两个端面会有两个反射，对其中一个端面采取吸音措施处理起来会简单些。

chunyang

用轨道固体传声，轨道下方要铺设吸音材料，避免支撑面的耦合。

不亦心

轨道铺上线圈，既可以给小车供电又可以测距，