Abstract
超音波測距系統和立體視覺系統是可用於機器人上的兩大系統。由於立體視覺系統的計算量頗大無法達到即時的要求，所以，便宜又簡單的超音波測距系統常被利用。有時候我們希望超音波波束很窄而且可以電子掃描，因此，相位陣列訧成為唯一選擇。我們也常常希望測距系統同時擁有較大的偵測距離和良好的距離解析度，這時條脈波壓縮技術可以解決此一問題。本論文先提出超音波的一些基本觀念，然後，探討相位陣列和脈波壓縮的技術，接著描述脈波壓縮式超音波相位陣列測距系統的硬體線路。本測距系統的工作頻率為四十千赫。使用脈波壓縮技術時，我們利用電壓控制振盪器產生線性調頻信號，而且，接收器內有一濾波器將寬的脈波壓縮為窄的脈波。本系統利用控制各轉換器之間的相位差來掃描超音波波束。本論文並提出超音波測距系統在機器人上的應用。根據實驗結果，實際的相位陣列波形狀和掃描方向與理論非常近似。但是當主波的掃描方向為１５．４度時，另有一個副波束在－１５．４度，此乃轉換器間距和波長的比值為１．８８２的緣故。將所有轉換器製作於一積體線路內，將可減小此一比值。由於脈波壓縮的濾波器不易製作及轉換器的頻率特性不理想，所以，本系統最後沒有採用脈波壓縮技術。