[發明專利]一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統及方法

有效

• 申請號: 201310153233.0
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103235040A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 黃民;王小川;李天劍;高宏;孫清源;付文悅;林向真
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賀持緩

1.一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統，其特征在于：它包括由多級放大器、檢波電路、DA輸出電路、微控制器和換能器組成的超聲波探測系統；所述微控制器發出一定頻率的脈沖信號，驅動所述換能器發射超聲波；所述超聲波經障礙物反射后，超聲波回波信號被所述多級放大器的輸入端接收，經所述多級放大電路放大后輸入所述檢波電路，再經所述檢波電路進行濾波、保持后流向所述微控制器的檢測端；所述DA輸出電路使所述微控制器的比較端產生一個基準電壓，所述微控制器將所述超聲波回波信號的電壓與所述基準電壓做比較，當所述超聲波回波信號的電壓值大于或等于所述基準電壓時，所述微控制器中斷計時。

2.如權利要求1所述的一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統，其特征在于：所述多級放大電路包括回波信號通路、分壓放大電路和多路復用器；所述回波信號通路包括電阻R1、穩壓管D1和D2、電容C1和C2，其中所述電阻R1、電容C1和C2依次順序串聯，所述電容C1和C2的作用是保留目標頻率的超聲波回波信號，濾掉雜波信號；所述穩壓管D1和D2正負對調并聯在所述電阻R1和電容C1之間，目的是為了去除正負波峰以免影響超聲波回波信號的電壓過高損壞后面的檢波器件；

所述分壓放大電路包括電阻R2、電阻R3和R4、電容C3，其中所述電阻R3一端接電源，另一端分別與所述電阻R2和R3串聯，并通過所述電阻R2接到所述回波信號通路，所述電阻R4和電容C3并聯后接地；同時，所述電阻R3的另一端還與所述多路復用器的外接電阻并聯形成分壓電路；

所述多路復用器的四個分支通路S1、S2、S3、S4分別接所述外接電阻R5、R6、R7、R8；所述多路復用器的漏極D接所述回波信號通路的S點，所述多路復用器的地址選通端A0、A1、A2分別接所述微控制器的P3.5、P3.4、P3.3口，通過所述微控制器選擇地址來選通分支通路。

3.如權利要求2所述的一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統，其特征在于：所述多路復用器的另外四個分支通路S5、S6、S7、S8共同接下拉電阻R9，其作用是保持低電平并和其他分支通路隔離以作為備用；所述多路復用器的EN端接上拉電阻R14，其作用是使EN端一直保持高電平；所述多路復用器的GND端和VDD端接電容C4，其作用是使VDD端的電壓保持穩定。

4.如權利要求2所述的一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統，其特征在于：所述檢波電路包括二極管D7、電容C23、電阻R10、穩壓管D8，其中所述二極管D7的陽極與所述多級放大電路的電容C2末端連接，陰極與所述電容C23、電阻R10和穩壓管D8并聯后連接所述微控制器的檢測端；所述二極管D7的作用是濾掉經所述多級放大電路放大后的超聲波回波信號的電壓負值部分，所述電容C23的作用是二次濾波，所述電阻R10和穩壓管D8的作用是使超聲波回波信號的電壓正值部分保留一段時間后輸入所述微控制器的檢測端，以便所述微控制器識別。

5.如權利要求1或2或3或4所述的一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統，其特征在于：所述DA輸出電路包括電阻R11和與之并聯的電容C22，所述DA輸出電路接到所述微控制器的比較端，目的是使所述微控制器的比較端產生一個基準電壓，并與所述微控制器的檢測端的超聲波回波信號的電壓進行比較，以決定所述微控制器是否提取中斷。

6.如權利要求1或2或3或4所述的一種能提高超聲波探測精度的超聲波探測系統，其特征在于：所述微控制器包括silicon公司生產的8051F360單片機和單片機內部控制程序，所述單片機內部有一比較器，所述比較器具有P2.3/2.0口和P2.1/0.4/2.4口兩個端口；所述單片機內部還有一個電流寄存器，通過設置不同的值來決定輸出電流的大小，輸出電流經過所述DA輸出電路使所述單片機的P2.1/0.4/2.4口產生一個基準電壓；所述檢波電路將經過處理后的所述超聲波回波信號輸入所述單片機的P2.3/2.0口，并與所述單片機的P2.1/0.4/2.4口產生的基準電壓做比較；當所述超聲波回波信號的電壓大于或等于所述基準電壓時，所述單片機內的定時器中斷計時。