【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性传感器设计理论与方法的研究领域，更具体地说是一种柔性超声波传感器阵列系统及方法。
技术介绍
1、超声波是振动频率高于20khz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小、方向性好以及定向传播等特点。同时，超声波对液体、固体的穿透力很强，尤其是可以穿透自然光无法穿过的被测对象。超声波传感器在工业、国防、生物医学等方面拥有十分重要的地位。超声波传感器常常作为于机器人的距离传感器，用于机器人避障、水下或者夜间环境的各种测量系统。与光学检测方法相比，利用超声波检测被测对象的形状和材质，对背景光条件以及被测的表面反射率要求很低，因此超声波传感器有更加广阔的应用范围。
2、目前，用于被测对象形状和材质检测的传感器，根据原理划分主要有电容式传感器、电涡流式传感器、光电式传感器，它们各具优势，但也存在一定的局限。电容式传感器的检测原理是在被测对象接近传感器的检测面时，通过回路的电量发生变化，从而检测出被测对象的材质；该类传感器属于非接触式，具有灵敏度高，可检测多种被测对象材质等优点，但容易受到外界干扰。电涡流式传感器的检测原理是在金属靠近磁场时，金属表面将产生感应电流，从而检测出被测对象的材质；该类传感器的结构简单，具有很高的分辨率，但对被测对象要求较高。光电式传感器的检测原理是利用被测对象表面的反射光的特征获取信息；该类传感器具有响应速度快，可靠性高等优点，但被测对象表面光洁程度会对检测结果造成很大的影响。
3、超声波传感器既可以发射超声波，也可以接收超声波，可以实现同发同收，也可以实现同发异收。超声
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种柔性超声波传感器阵列系统及方法，可以实现不接触外界被测对象的情况下，识别被测对象的形状及材质。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
3、一种柔性超声波传感器阵列系统，包括超声波传感器阵列、信号处理系统和识别系统，所述超声波传感器阵列用于对被测对象发射超声波和接收被测对象反射回来的超声波，信号处理系统通过接收被测对象反射的超声波，对反射超声波信号进行放大、转换以及输出，识别系统通过接收信号处理系统输出的不同波形，提取波形中与检测相关的特征量，识别被测对象的形状和材质；
4、所述超声波传感器阵列包括发射阵列和接收阵列，发射阵列用于对被测对象发射超声波，接收阵列用于接收被测对象反射的超声波；
5、所述发射阵列包括多个发射传感器阵元；
6、所述接收阵列包括多个接收传感器阵元；
7、所述接收传感器阵元接收被测对象所反射超声波的波峰位置及分布，识别系统提取来自每个接收传感器阵元的振幅输出，识别被测对象的形状；
8、所述接收传感器阵元接收被测对象所反射超声波，通过反射超声波中的压力大小，识别被测对象的材质；
9、所述信号处理系统包括放大运算单元、距离检测单元、模数转换单元、最大超声波压力检测单元和功率计算单元；
10、所述识别系统包括识别单元，识别单元可以是神经网络单元或者逻辑电路；
11、所述信号处理单元从接收阵列接收到被测对象的反射波形，将反射波形输入信号放大单元进行放大，通过模数转换单元进行模数转换，在最大超声波压力检测单元中获取到接收阵列输出的最大反射声压，识别单元获取反射波形中的特征，选择神经网络和逻辑电路识别系统进行识别；
12、所述功率计算单元用于检测被测对象之间反射超声波压力的差异；
13、所述超声波传感器阵列制备在柔性衬底上；
14、一种柔性超声波传感器阵列方法，该方法包括以下步骤：
15、步骤一：超声波传感器阵列对被测对象发射超声波和接收超声波；
16、步骤二：信号处理系统通过接收被测对象反射的超声波的接收阵元传输的信号，对信号进行放大以及转换后输出到识别系统；
17、步骤三：识别系统通过被测对象反射超声波的不同波形提取特征，识别被测对象的形状；通过接收被测对象反射超声波的压力和功率量差距提取特征，识别被测对象的材质。
18、本专利技术的有益效果为：
19、通过超声波传感器阵列对被测对象发射超声波和接收被测物体反射的超声波，信号处理系统通过接收被测对象反射的超声波信号，并对其进行放大、转换以及输出，识别系统通过接收信号处理系统输出的不同波形，提取特征量，实现不接触外界被测对象的情况下，识别被测对象的形状及材质。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种柔性超声波传感器阵列系统，包括超声波传感器阵列、信号处理系统和识别系统，其特征在于：所述超声波传感器阵列用于对被测对象发射超声波和接收被测对象反射回来的超声波，信号处理系统通过接收被测对象反射的超声波，对反射超声波信号进行放大、转换以及输出，识别系统通过接收信号处理系统输出的不同波形，提取波形中与检测相关的特征量，识别被测对象的形状和材质。
2.根据权利要求1所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述超声波传感器阵列包括发射阵列和接收阵列，发射阵列用于对被测对象发射超声波，接收阵列用于接收被测对象反射的超声波。
3.根据权利要求2所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述发射阵列包括多个发射传感器阵元。
4.根据权利要求2所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述接收阵列包括多个接收传感器阵元。
5.根据权利要求4所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述接收传感器阵元接收被测对象所反射超声波的波峰位置及分布，识别系统提取来自每个接收传感器阵元的振幅输出，识别被测对象的形状。
<...【技术特征摘要】
1.一种柔性超声波传感器阵列系统，包括超声波传感器阵列、信号处理系统和识别系统，其特征在于：所述超声波传感器阵列用于对被测对象发射超声波和接收被测对象反射回来的超声波，信号处理系统通过接收被测对象反射的超声波，对反射超声波信号进行放大、转换以及输出，识别系统通过接收信号处理系统输出的不同波形，提取波形中与检测相关的特征量，识别被测对象的形状和材质。
2.根据权利要求1所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述超声波传感器阵列包括发射阵列和接收阵列，发射阵列用于对被测对象发射超声波，接收阵列用于接收被测对象反射的超声波。
3.根据权利要求2所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述发射阵列包括多个发射传感器阵元。
4.根据权利要求2所述的一种柔性超声波传感器阵列系统，其特征在于：所述接收阵列包括多个接收传感器阵元。
5.根据权利要求4所述的一种柔性超声波传感器阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：张甲，李媛，段展，李星奇，李宇阳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。