[發明專利]一種超聲波測距系統及控制其測距的方法

有效

• 申請號: 201410124601.3
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103869321A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 陸浩;王振占;謝瑩
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G05B19/042
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明涉及測距技術領域，具體涉及一種超聲波測距系統及控制其測距的方法。

背景技術

距離是在不同的場合和控制中需要檢測的一個參數，測距成為數據采集中要解決的一個問題。當今計算機技術、自動化技術和工業機器人得到不斷發展和廣泛應用，測距問題顯得越來越重要。目前常見的測距方法有：激光測距、雷達測距和超聲波測距等。其中，激光測距是利用激光對目標的距離進行測定。激光測距在工作時向目標發射出一束細激光，然后光電元件接收目標反射的激光束，控制電路中的計數器測定從發射到接收的時間，從而計算觀測者到目標的距離。雷達測距與激光測距相近，其優點是測距量程大，但是功耗大、價格高，使用場合受局限。

幾種測距方法中，超聲波的速度相對光速小的多，易于仿真模擬。超聲波是頻率超過20KHZ的機械波，它同樣具有聲波傳輸的基本物理特性——反射、折射、干涉等，超聲波在不同媒介面超聲波的大部分能量會反射。超聲波測距是一種利用超聲波特性、電子技術、光電開關相結合來實現非接觸式距離測量的方法。自19世紀末到20世紀初,在物理學上發現了壓電效應與反壓電效應之后,人們解決了利用電子學技術產生超聲波的辦法,從此迅速揭開了發展與推廣超聲技術的歷史篇章。

利用超聲波檢測往往比較迅速、方便，可以做到實時控制。在精度方面，當前一般的超聲波測距模塊的精度可以達到3毫米，帶有溫濕度補償功能的性能高些，可以達到1毫米。超聲波能夠在某些特定場合或環境比較惡劣的情況下使用，比如要測量有毒或有腐蝕性化學物質的液面高度或高速公路上快速行駛汽車之間的距離。超聲波測距可以達到工業應用的要求，對井深、管道長度等工業現場的物理量進行測量，在移動機器人的研制上也可以廣泛應用。超聲波測距原理簡單、功耗小、體積小，且對色彩和光照度不敏感，可用于識別透明及漫反射性差的物體。超聲波對外界光線和電磁場不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強、有毒等惡劣環境中，例如在壁障、車輛定位和導航等領域。超聲波傳感器費用低，易于小型化和集成化，作為一種測距識別手段，已越來越引起人們的重視。

國內從五十年代起對超聲波測距進行了較多的研究。隨著電子技術的飛速發展，特別是單片機技術的應用，使得原來非常復雜的超聲物位測量儀的設計有了大幅簡化的可能，如采用zilog公司的z86E08單片機控制的超聲波測距數顯裝置，以8098單片機為核心的智能物位測量儀等，從而使得超聲波測距儀得到更多的應用。目前的超聲波測距儀包含單片機、獨立顯示屏、按鍵、電池與超聲波傳感器。而采用單片機與顯示屏的超聲波測距儀缺點也逐漸顯現，帶來了高功耗、高成本、大體積等不便于攜帶的缺陷。因此很需要一種新穎的超聲波測距系統來代替這種傳統的測距系統。

發明內容

本發明的目的在于，為克服上述傳統超聲波測距儀的問題，本發明提供了一種新型超聲波測距儀。

為了實現上述技術目的，本發明提供一種超聲波測距系統，所述的超聲波測距系統包含：超聲波傳感器和移動終端。

所述超聲波傳感器，用于向測量目標發射超聲波信號，并接收目標反射回的模擬信號。

所述移動終端，用于：采用移動終端音頻口接收超聲波傳感器接收的模擬信號，并進行計時操作；基于得到的模擬信號和計時結果計算距離、并存儲和顯示得到的距離；控制超聲波傳感器的開啟。

可選的，上述超聲波傳感器包含：發射器，接收器，第一放大器和濾波器。

所述發射器，用于向目標發射超聲波信號；所述接收器，用于接收目標返回的模擬信號；所述第一放大器，用于將接收的模擬信號進行放大處理；所述濾波器，用于將放大后的模擬信號進行濾波處理，且濾波處理后的模擬信號經過移動終端音頻口的第四通道傳輸至移動終端。

可選的，上述發射器通過如下依次串聯的器件獲得方波輸入信號：

移動終端音頻口的第一或第二通道，用于發射周期性正弦波信號；第二放大器，用于將移動終端音頻口的第一通道和第二通道發射的周期性正弦波信號進行放大處理；整形器，用于對放大器的輸出信號進行整形處理，將整形處理得到的方波信號輸入發射器的輸入端，進而驅動發射器發生超聲波信號。

可選的，超聲波傳感器的供電電路包含依次串聯的：繞線放大器，FET整流電路和直流供電電路。

所述繞線放大器，用于接收移動終端音頻口的第一或第二通道輸出的周期正弦波信號，并對周期正弦波信號進行放大。

所述FET整流電路，將放大后的信號進行FET整流處理。