[發明專利]一種超聲傳感器及其測量精度的方法

有效

• 申請號: 201711334365.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108254001B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 吳杰;江宏偉;沈紹賓
• 申請（專利權）人: 科瑞工業自動化系統（蘇州）有限公司
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48;G01D18/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李海春

本發明公開了一種超聲傳感器及其測量精度的方法包括依次串聯的MCU處理模塊、第一比較器、選頻放大模塊、高壓隔離模塊、變壓器、發射驅動模塊、時間延遲模塊組成的循環回路，測量時首先控制發射驅動模塊測量超聲脈沖返回時間，以時鐘周期計數，其中設定延時為0；其次增加延時1/2^n周期，再次測量超聲脈沖返回時間，與上述計數結果比較，若計數結果相等則重新采用增加延時1/2^n周期發射觸發計數；若計數結果不等則減小延時1/2^n周期發射觸發計數，并把計數結果與步驟2第一次采集獲得的計數結果比較。添加的白噪聲發生器產生的白噪聲疊加到延遲模塊的比較器中，該部分降低了鋸齒波發生器、第二比較器自身產生的噪聲的影響。

技術領域

本發明涉及一種超聲傳感器及其測量精度的方法，尤其涉及一種測量精度不受限于時鐘晶體的頻率的超聲傳感器及其測量精度的方法。

背景技術

超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其他能量信號通常是電信號的傳感器。超聲波是振動頻率高于20KHz的機械波。它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。超聲波傳感器廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。超聲波傳感器的檢測范圍取決于其使用的波長和頻率。波長越長，超聲波傳感器頻率越小，檢測距離越大，而超聲傳感器的檢測精度目前現有的技術取決于時鐘晶體的頻率，預設值的多少在后期并不能根據實際使用情況做一個跟隨調整。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種超聲傳感器及其測量精度的方法，具有測量精度不受限于時鐘晶體的頻率的特點。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種超聲傳感器，其創新點在于：所述超聲傳感器包括依次串聯的MCU處理模塊、第一比較器、選頻放大模塊、高壓隔離模塊、變壓器、發射驅動模塊、時間延遲模塊組成的循環回路，所述MCU處理模塊與所述選頻放大模塊之間設置有并接在所述第一比較器上的電壓基準參照，所述高壓隔離與所述變壓器之間設置有壓電換能器。

優選的，所述時間延遲模塊包括分別與鋸齒波發生器和DAC模塊相連的第二比較器、與所述第二比較器相連的單穩電路，所述單穩電路與發射驅動模塊相連，所述DAC模塊與SPA信號接口相連。

優選的，所述鋸齒波發生器設置脈沖周期為時鐘周期。

優選的，所述時間延遲模塊上連接有白噪聲發生器，所述白噪聲發生器包括依次串接的高阻值金屬氧化膜電阻、寬頻放大器、帶通濾波器，所述寬頻放大器和所述帶通濾波器之間并接有串聯設置的增壓控制模塊和rms檢測電路模塊。

一種超聲傳感器測量精度的方法，基于上述的超聲傳感器，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：控制發射驅動模塊測量超聲脈沖返回時間，以時鐘周期計數，其中設定延時為0；

步驟2：增加延時1/2^n周期，其中n為測量次數，再次測量超聲脈沖返回時間，與步驟1計數結果比較，若計數結果相等則重新采用增加延時1/2^n周期發射觸發計數；若計數結果不等則減小延時1/2^n周期發射觸發計數，并把計數結果與步驟2第一次采集獲得的計數結果比較，若計數結果相等則重新采用增加延時1/2^n周期發射觸發計數，若計數結果不等則重復減小延時1/2^n周期發射觸發計數10次，此時測量結束并輸出包含小數的周期計數作為延時時間，供發射驅動模塊使用。