[發明專利]單體超聲傳感器探測系統

有效

• 申請號: 201810055333.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108226910B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 陳可;陳秉巖;周妍;朱昌平;單鳴雷;韓慶邦;高遠
• 申請（專利權）人: 常州市鼎興電子有限公司
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種單體超聲傳感器探測系統，包括兩只超聲探頭、電源、信號發生器、數字示波器和計算機，超聲探頭由電路系統以及超聲傳感器封裝而成，電路系統用于控制超聲傳感器發送與接收超聲波并得出回波信號和觸發信號之間的時間間隔，以超聲探頭一作為參照探頭，得出當前測試環境下的超聲波標準聲速，以超聲探頭二作為測試探頭，對待測距離進行測試；利用計算機分析數據得出測試距離。本發明利用電路系統實現對單體超聲傳感器發射與接收超聲波的精確控制，準確測量超聲波的傳輸時間；利用參照法對波形數據分析，降低環境因素帶來的測量誤差，具有靈敏度高、測量精準等優點。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，具體涉及一種單體超聲傳感器探測系統。

背景技術

超聲波技術具有成本低，速度快，非接觸，無損等諸多優點。因此，超聲波檢測技術廣泛應用于許多間接檢測領域，如工程測量，機器人，工業自動化等。然而，超聲波在多層介質中的傳輸與反射非常復雜，定量檢測較為困難。同時，超聲波在相同介質下以不同頻率傳輸時，超聲波的能量衰減特性也有較大差異。通常，隨著超聲波換能器頻率，傳輸距離，反射面吸收率和輻射角度的增加，超聲波的能量衰減迅速增加。

根據超聲波發射單元和接收單元的結構，用于檢測的超聲換能器可以分為復合探頭和單體探頭。復合探頭由一個發射換能器和一個或多個接收換能器/傳感器組成，具有體積大、靈敏度低、測試電路簡單等顯著特點。單體探頭只有一個同時兼具發射和接收兩種功能的傳感器，具有體積小、靈敏度高。測試電路復雜等顯著特點。而正因為這些因素的限制，超聲波檢測技術在應用中有著許多困難。

作為非接觸檢測技術，超聲波可用于距離測量。在超聲波檢測領域，測量距離與傳輸時間密切相關。在相同的距離下，傳輸時間可以通過介質密度，環境溫度和壓力的參數來實現。當參數假定為常數時，獲取超聲穿透介質的傳輸時間是非常重要的。因此，測試電路系統的時間精度和響應速度對超聲波檢測應用具有重要的地位。

對比文件：一種超聲波測距系統及控制其測距的方法(201410124601.3)，采用兩個超聲換能器作為發射器和接收器，屬于復合式探頭，因此該探測系統兩個探頭頻率的一致性難以保證，從而增大了測量誤差；且該專利所述回波接收端口若一段時間內沒有接收到回波信號，則需要重新發射超聲波，使得測試系統的即時性低。設計了一套控制電路系統，該系統與單體探頭的超聲波變壓器相匹配，可以實現對單體探頭發射與接收超聲波的精確控制，從而可以準確測量超聲波的傳輸時間。

發明內容

本發明的目的在于準確測量超聲波的傳輸時間，提出一種單體超聲傳感器探測系統，實現對單體探頭發射與接收超聲波的精確控制，解決測量誤差大的技術問題。

本發明采用如下技術方案，一種單體超聲傳感器探測系統，本發明采用一只超聲探頭作為測試探頭，通過電路系統實現超聲傳感器對超聲波的發送與接收，并且采用另一只超聲探頭作為參照探頭，利用參照法對波形數據分析，單體超聲傳感器探測系統包括兩只超聲探頭、電源、信號發生器、數字示波器和計算機，其中：

超聲探頭由電路系統以及超聲傳感器封裝而成，電路系統用于控制超聲傳感器發送與接收超聲波并得出回波信號與觸發信號的時間間隔；

超聲探頭一作為參照探頭，用于得出當前測試環境下的超聲波標準聲速；

超聲探頭二作為測試探頭，用于對待測距離進行測試；

信號發生器與超聲探頭相連，用于產生觸發信號；

數字示波器分別與超聲探頭一、超聲探頭二和信號發生器相連，用于顯示被超聲探頭捕獲的回波信號和觸發信號的波形；

計算機與數字示波器連接，實現數字示波器與電腦之間的數據傳輸，數據經分析計算后得出測試距離。

優選地，信號發生器產生的觸發信號為負脈沖信號。