[發(fā)明專(zhuān)利]聲波測(cè)距方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810041421.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108562906B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白海城
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧石油化工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S15/08
• 分類(lèi)號(hào): G01S15/08
• 代理公司: 鄭州先風(fēng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41127
• 代理人: 王俊紅

1.一種聲波測(cè)距方法，應(yīng)用于聲波測(cè)距裝置，其特征在于，包括：

通過(guò)第一測(cè)距端發(fā)送經(jīng)過(guò)編碼的檢測(cè)幀編碼格式的聲波，并啟動(dòng)對(duì)發(fā)送所述檢測(cè)幀中有效測(cè)量波的計(jì)數(shù)，所述檢測(cè)幀格式的聲波按照發(fā)送順序依次包括引導(dǎo)脈沖、幀起始定界符、有效測(cè)量波和幀結(jié)束定界符四個(gè)字段；

通過(guò)第二測(cè)距端接收到所述引導(dǎo)脈沖后，所述第二測(cè)距端進(jìn)入接收有效測(cè)量波狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到所述幀起始定界符時(shí)，啟動(dòng)接收有效測(cè)量波；

當(dāng)所述第二測(cè)距端接收到第一個(gè)有效測(cè)量波時(shí)，向所述第一測(cè)距端發(fā)送電平握手信號(hào)，記錄接收到的有效測(cè)量波的個(gè)數(shù)，對(duì)回波進(jìn)行整形，并通過(guò)脈寬捕獲方式對(duì)整形后的回波脈沖觸發(fā)相位偏移量進(jìn)行補(bǔ)償；

當(dāng)所述第一測(cè)距端接收到所述電平握手信號(hào)時(shí)，向所述第二測(cè)距端發(fā)送所述檢測(cè)幀對(duì)應(yīng)的幀結(jié)束定界符，停止對(duì)所述有效測(cè)量波的計(jì)數(shù)，并通過(guò)通訊端口向所述第二測(cè)距端發(fā)送計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的有效測(cè)量波的第一波數(shù)；

當(dāng)所述第二測(cè)距端接收到所述幀結(jié)束定界符及所述第一波數(shù)時(shí)，統(tǒng)計(jì)接收到的有效測(cè)量波的第二波數(shù)，并判斷所述第一波數(shù)與所述第二波數(shù)是否相等，若相等，則根據(jù)記錄的有效測(cè)量波的個(gè)數(shù)計(jì)算距離，若不等，則將當(dāng)前測(cè)量結(jié)果確定為無(wú)效；

所述通過(guò)脈寬捕獲方式對(duì)整形后的回波脈沖觸發(fā)相位偏移量進(jìn)行補(bǔ)償包括：

通過(guò)收/發(fā)一體式聲波轉(zhuǎn)換器將有效測(cè)量波的聲波振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)帶通濾波器與放大器將所述電壓信號(hào)變換為具有一定幅值的單一頻率的正弦波，通過(guò)絕對(duì)值電路將交流信號(hào)處理為直流脈沖信號(hào)，并通過(guò)電壓比較器將所述直流脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檫呇囟盖偷木匦尾ㄐ盘?hào)；

通過(guò)微處理器測(cè)量所述邊沿陡峭的矩形波信號(hào)的脈沖寬度，通過(guò)聲波波長(zhǎng)和測(cè)得的脈寬求解回波脈沖的觸發(fā)相位，進(jìn)行相位偏移補(bǔ)償，所述邊沿陡峭的矩形波信號(hào)的滯后時(shí)間為：所述滯后時(shí)間對(duì)應(yīng)的等效波數(shù)為：其中，t_w為邊沿陡峭的矩形波信號(hào)的脈沖寬度，T為回波周期。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)所述第一測(cè)距端接收到所述電平握手信號(hào)時(shí)，向所述第二測(cè)距端發(fā)送所述檢測(cè)幀對(duì)應(yīng)的幀結(jié)束定界符，停止對(duì)所述有效測(cè)量波的計(jì)數(shù)，并通過(guò)通訊端口向所述第二測(cè)距端發(fā)送計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的有效測(cè)量波的第一波數(shù)包括：

當(dāng)所述第一測(cè)距端接收到所述電平握手信號(hào)時(shí)，若存在未發(fā)送完畢的有效測(cè)量波時(shí)，將所述有效測(cè)量波發(fā)送完畢的剩余波段確定為尾波，記錄所述尾波補(bǔ)充發(fā)送時(shí)間，并向所述第二測(cè)距端發(fā)送幀結(jié)束定界符，停止對(duì)所述有效測(cè)量波的計(jì)數(shù)，并通過(guò)通訊端口向所述第二測(cè)距端發(fā)送計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的有效測(cè)量波的第一波數(shù)及所述尾波補(bǔ)充時(shí)間；

所述當(dāng)所述第二測(cè)距端接收到所述幀結(jié)束定界符及所述第一波數(shù)時(shí)，統(tǒng)計(jì)接收到的有效測(cè)量波的第二波數(shù)，并判斷所述第一波數(shù)與所述第二波數(shù)是否相等，若相等，則根據(jù)記錄的有效測(cè)量波的個(gè)數(shù)計(jì)算距離，若不等，則將當(dāng)前測(cè)量結(jié)果確定為無(wú)效包括：

當(dāng)接收到所述幀結(jié)束定界符、所述第一波數(shù)以及所述尾波補(bǔ)充時(shí)間時(shí)，統(tǒng)計(jì)接收的有效測(cè)量波的第二波數(shù)，若所述第一波數(shù)與所述第二波數(shù)相等，則根據(jù)有效波數(shù)公式計(jì)算出所述第二測(cè)距端與所述第一測(cè)距端之間的傳播通道中實(shí)際填充的波數(shù)，并根據(jù)所述波數(shù)與波長(zhǎng)關(guān)系計(jì)算距離，所述實(shí)際通道填充波數(shù)公式為：

其中，所述t_r為尾波補(bǔ)充時(shí)間，所述n_m為一個(gè)檢測(cè)幀中有效測(cè)量波的波數(shù)，T為回波周期。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二測(cè)距端與所述第一測(cè)距端為對(duì)射方式配對(duì)關(guān)系，其中，通過(guò)所述第二測(cè)距端、和/或所述第一測(cè)距端中的聲波收/發(fā)單元進(jìn)行發(fā)送、和/或接收聲波，通過(guò)所述第二測(cè)距端、和/或所述第一測(cè)距端中的回波調(diào)理電路對(duì)接收到的所有有效測(cè)量波進(jìn)行回波調(diào)理，并且通過(guò)所述第二測(cè)距端、和/或所述第一測(cè)距端中的微處理器根據(jù)對(duì)射方式執(zhí)行記錄波數(shù)、相位偏移補(bǔ)償以及比較波數(shù)的步驟。