专利名称：基于超声波回波特征的输电线识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用超声波回波识别输电线的装置，特别是一种基于超声波回波特征的输电线识别装置。
背景技术：
本实用新型的项目科研组发明了一种用于检测输电线路绝缘子的飞行机器人(以下简称飞行器)，专利申请号为2008102M172. 1，该飞行器在进行绝缘子检测时，需要引导飞行器避免与输电线接触。现有技术中，利用超声波的回波躲避障碍物是一种常规的避障方法，其原理是利用超声波发射头发射一定频率的超声波，该超声波遇到障碍时，会产生反射波，也就是回波，当回波到达超声波接收头时，记录发射时刻和接收时刻的时间差，根据超声波在空气中的传播速度，计算传输距离，从而得到与障碍物之间的距离，实现避障。这种避障方法能够获得障碍物的位置，适合绝大多数的情况，但是在利用飞行器检测绝缘子的时候，不但需要知道障碍物的位置，还需要知道障碍物的属性，以便使飞行器能够顺利到达被测线路上的绝缘子。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能够识别输电线路属性的基于超声波回波特征的输电线识别装置。本实用新型是通过以下途径来实现的基于超声波回波特征的输电线识别装置，包括有超声波发生元件和超声波接收元件，其结构要点在于，还包括有信号处理装置、信号比较装置和基准装置，信号处理装置的触发端与超声波发生元件连接，超声波接收元件的输出端与信号处理装置的接收端连接， 信号处理装置的输出端与信号比较装置连接，基准装置与信号比较装置的基准端连接，其中基准装置为一种存储有各种输电线在激励下发出的震荡波中的输电线特征数据存储器。输电线可以看成是一种“琴弦”，当有外力作用时可以激发其按固有频率震荡，并发出震荡波。由于输电线的固有震荡频率与其切线张力、输电线的型号等因素有关，所以输电线在激励下发出的震荡波中包含有输电线特征数据。当超声波发生元件发出的一定频率的超声波作用在输电线上时，除产生回波外， 输电线会在该超声波的激励下发出震荡波，该震荡波与超声波回波同时从输电线上发出， 震荡波叠加在超声波回波上传送，由超声波接收元件接收该叠加震荡波的回波，并传送到数据处理装置中，数据处理装置对该回波进行滤波、变换等处理，在震荡波中提取输电线特征数据，并传送给信号比较装置，信号比较装置将该提取的特征数据与基准装置中的输电线特征数据库进行比对，获得输电线的属性，以供飞行器进一步的处理和判断。这样，飞行器在飞行过程中不但可以根据判断结果避让障碍物，还可以根据输电线的属性判断其飞行路线和飞行目标，进一步提高飞行器的飞行精度，增加飞行器检测绝缘子的准确度。[0010]本实用新型可以进一步具体为超声波发生元件和超声波接收元件为并列安装放置，同时二者之间具有间距。超声波发生元件发出的超声波脉冲与超声波接收元件接收到的叠加有震荡波的回波是完全不同的，为防止二者的相互干扰，需要保持一定的间距。信号处理装置包括有依序连接的滤波电路、模数转换电路和取样电路。滤波电路对接收来的回波进行滤波处理，然后通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，取样电路取样震荡波中的输电线特征数据。综上所述，本实用新型提供了一种基于超声波回波特征的输电线识别装置，其根据输电线在外力作用下会激发其按固有频率震荡，该震荡频率又与其对应的输电线切线张力、型号等因素有关，从而可以将震荡波叠加在超声波回波中，经过数据处理提取输电线特征数据，与原有收集的特征数据库比对，获得输电线的属性，完成对输电线的识别，使得飞行器在飞行过程中不但可以根据判断结果避让障碍物，还可以根据输电线的属性判断其飞行路线和飞行目标，进一步提高飞行器的飞行精度，增加飞行器检测绝缘子的准确度。
图1所示为本实用新型所述基于超声波回波特征的输电线识别装置的电路原理结构示意图。
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。
具体实施方式
最佳实施例参照附图1，基于超声波回波特征的输电线识别装置，包括有超声波发生元件和超声波接收元件，信号处理装置、信号比较装置和基准装置，信号处理装置的触发端与超声波发生元件连接，超声波接收元件的输出端与信号处理装置的接收端连接，信号处理装置的输出端与信号比较装置连接，基准装置与信号比较装置的基准端连接，其中基准装置为一种存储有各种输电线在激励下发出的震荡波中的输电线特征数据库。超声波发生元件和超声波接收元件为并列安装放置，同时二者之间具有间距。信号处理装置包括有依序连接的滤波电路、模数转换电路和取样电路。上述各种装置均可采用市售产品，下面提供一组可选方案超声波发生元件包括有超声波发生驱动单元和压电式超声波发生器，其中超声波发生驱动单元采用型号为8050的三极管，对超声波发生信号进行放大，以获得较大的发生功率；压电式超声波发生器采用型号为DPU1640A0H12T的产品；超声波接收元件包括有超声波接受单元和压电式超声波接收器，其中超声波接收单元采用型号为CX20106的超声波接收集成芯片，其在接收到特定超声波信号时及时有效触发信号处理单元的单片机中断；压电式超声波接收器采用型号为DPU1640A0H12R的产
P
m ；信号处理装置、信号比较装置以及基准装置均集成在型号为ATMAGE8-TPFP32的低功耗8位AVR微处理器中，其对超声波的发生和接收进行控制，并根据超声波发生和接收的时间差计算测量距离；[0025]飞行器处理单元采用型号为ATMAGE644P-20AU的低功耗8位AVR微处理器，将超声波测量单元实际测量的距离与设定距离进行比较，根据差值控制飞行器飞行姿态。本实用新型未述部分与现有技术相同。
权利要求1.基于超声波回波特征的输电线识别装置，包括有超声波发生元件和超声波接收元件，其特征在于，还包括有信号处理装置、信号比较装置和基准装置，信号处理装置的触发端与超声波发生元件连接，超声波接收元件的输出端与信号处理装置的接收端连接，信号处理装置的输出端与信号比较装置连接，基准装置与信号比较装置的基准端连接，其中基准装置为一种存储有各种输电线在激励下发出的震荡波中的输电线特征数据存储器。
2.根据权利要求1所述的基于超声波回波特征的输电线识别装置，其特征在于，超声波发生元件和超声波接收元件为并列安装放置，同时二者之间具有间距。
3.根据权利要求1所述的基于超声波回波特征的输电线识别装置，其特征在于，信号处理装置包括有依序连接的滤波电路、模数转换电路和取样电路。
4.根据权利要求1所述的基于超声波回波特征的输电线识别装置，其特征在于，超声波发生元件包括有超声波发生驱动单元和压电式超声波发生器，其中超声波发生驱动单元采用型号为8050的三极管，压电式超声波发生器采用型号为DPU1640A0H12T的产品。
5.根据权利要求1所述的基于超声波回波特征的输电线识别装置，其特征在于，超声波接收元件包括有超声波接受单元和压电式超声波接收器，其中超声波接收单元采用型号为CX20106的超声波接收集成芯片，压电式超声波接收器采用型号为DPU1640A0H12R的产
6.根据权利要求1所述的基于超声波回波特征的输电线识别装置，其特征在于，信号处理装置、信号比较装置以及基准装置均集成在型号为ATMAGE8-TPFP32的低功耗8位AVR 微处理器中，其对超声波的发生和接收进行控制，并根据超声波发生和接收的时间差计算测量距离。
专利摘要本实用新型涉及一种利用超声波回波识别输电线的装置，特别是一种基于超声波回波特征的输电线识别装置，其结构要点在于，信号处理装置的输出端与信号比较装置连接，基准装置与信号比较装置的基准端连接，该基准装置为一种存储有各种输电线在激励下发出的震荡波中的输电线特征数据库。本实用新型的优点在于，根据输电线在激励下会发其固有频率的震荡波，该震荡频率又与其对应的输电线切线张力、型号等因素有关，从而在超声波回波中提取输电线特征数据，获得输电线的属性，完成对输电线的识别，使得飞行器可以根据判断结果避让障碍物，还可以根据输电线的属性判断其飞行路线和飞行目标，进一步提高飞行器的飞行精度，增加飞行器检测绝缘子的准确度。
文档编号G01S7/52GK202119912SQ20112015406
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者吴增辉, 李卫国, 李超英, 渠展展, 邓开清, 黄锋 申请人:福建省电力有限公司厦门电业局
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