[發明專利]一種雙比較器式超聲波測距裝置

無效

• 申請號: 200810017540.5
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101246213A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王建平
• 申請（專利權）人: 王建平
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于自動化測控與智能儀器儀表技術領域，涉及一種測距裝置，特別一種雙比較器式超聲波測距裝置。

背景技術

機械波的振動頻率在20Hz～20kHz范圍內時，能夠引起耳鼓膜振動使人聽到聲音，這種波叫做可聞聲波；低于20Hz的機械波人的耳朵聽不見，稱為次聲波；而頻率高于20kHz的機械波稱為超聲波，超聲波也不能夠被人耳聽見。

超聲波的傳播速度與介質的彈性系數、介質的密度以及溫度有關，對于液體及氣體，其傳播速度表達式為：

式中，V——超聲波傳播速度；

ρ——介質的密度；

B_α——絕對壓縮系數。

超聲波從一種傳播介質進入另外一種傳播介質的時候，有一部分波會被介質的分界面反射回原介質，稱為反射波(或稱回波)；而另外一部分能夠進入到下一傳播介質中繼續傳播，但是其傳播方向會有所改變，稱為折射波或者透射波。

超聲波探頭又稱為超聲波換能器，是超聲波的產生裝置，而且還可以接收超聲波信號。超聲波探頭的工作原理有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數種，目前應用于測量的主要是壓電式超聲波探頭。

超聲波測距的實質是采用脈沖回波法，由控制系統激勵超聲波發射探頭發射超聲波，同時計時器開始計時。超聲波遇到障礙物反射回來，被超聲波接收探頭所接收時停止計時。這樣，就得到了超聲波從發射到接收所用的時間tc。已知超聲波在介質中傳播的速度，利用下式就可以計算出超聲波探頭距離障礙物的距離S。

S=V×tc2]]>

式中，S——超聲波探頭距離障礙物的距離；

V——超聲波在介質中的傳播速度；

tc——傳播時間。

為了避免超聲波發射探頭發出的超聲波信號直接傳送到接收探頭，引起測量電路直接響應，現有超聲波測量電路在開始的一段時間內不對接收探頭接收到的回波信號響應，而是過了這段時間之后才開始響應接收探頭接收到的回波信號。因此，超聲波測距存在一個最小可測距離，從零到這個最小可測距離之間的范圍不能被測量電路所測量，這段距離稱為“死區”。

目前，超聲波測距已經應用于許多領域，但“死區”問題阻礙了其在更多領域的應用。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種雙比較器式超聲波測距裝置，該裝置可以消除超聲波測距的“死區”。

為了實現上述任務，本發明采取如下的的技術解決方案：

一種雙比較器式超聲波測距裝置，其特征在于，該裝置包括單片計算機，在單片計算機上連接有超聲波發射驅動電路，超聲波發射驅動電路連接有超聲波發射探頭，超聲波發射探頭的超聲波通過障礙物反射并經超聲波接收探頭接收后，被超聲波接收探頭送入一個帶通濾波與放大電路中，帶通濾波與放大電路分別連接有近距比較器和遠距比較器，近距比較器和遠距比較器分別與單片計算機連通，單片計算機與顯示輸出電路相連。

本發明解決了現有超聲波測距技術存在的“死區”問題，對提高超聲波測距的技術水平，擴大其應用領域具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖；其中的標號分別表示：1.單片計算機，2.超聲波發射驅動電路，3.超聲波發射探頭，4.超聲波接收探頭，5.帶通濾波與放大電路，6.近距比較器，7.遠距比較器，8.顯示輸出電路，Vh：表示帶通濾波與放大電路輸出的電壓信號，Ref0：表示近距參考電壓，Ref1：表示遠距參考電壓，int0：表示近距比較器6發出的中斷請求信號；int1：表示遠距比較器7發出的中斷請求信號，int_0：表示單片計算機內部中斷0，int_1：表示單片計算機內部中斷1。

圖2是超聲波發射驅動電路原理圖；其中的標號分別表示：3.超聲波發射探頭，9.非門。

圖3是帶通濾波與放大電路原理圖；其中的標號分別表示：4.超聲波接收探頭，10.運算放大器，R1～R10：表示電阻器，C1～C2：表示電容器。

為了更清楚的表述本發明，下面結合附圖和實例，對本發明作進一步的詳細描述與說明。

具體實施方式