[發明專利]一種動態雙閾值回波檢測的方法

有效

• 申請號: 202010173753.8
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN113391302B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 鐘勇;褚澤帆;宗澤;雷彬;鐘瑤;吳天健;孫良;田野
• 申請（專利權）人: 成都錦江電子系統工程有限公司
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539;G01S7/52
• 代理公司: 成都立新致創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51277
• 代理人: 譚德兵

本發明涉及一種動態雙閾值回波檢測的方法，發射7~10個激勵信號作為第一組激勵信號，使超聲波信號起振至穩定的狀態；間隔時間T再次發射7~10個激勵信號作為第二組激勵信號；采集第一組激勵信號對應的回波信號，測量當前回波的幅度值Vpp；以步驟S3測量的幅度值作為基數設置雙閾值的門限分別為50%Vpp和87.5%Vpp作為閾值1和閾值2；通過閾值1和閾值2及對應超聲波頻率的時間，檢測回波時刻；對檢測回波時刻中的固定誤差進行修正處理，根據超聲波在河流中傳輸的特性，利用動態雙閾值回波檢測算法提高測量的準確度。

技術領域

本發明涉及回波檢測領域，具體涉及一種動態雙閾值回波檢測的方法。

背景技術

峰值檢測法即電平比較法，主要是通過設置一個采樣窗口，在采樣窗口內找出回波出現峰值的時刻，則認為該時刻為超聲波到達接收換能器的時刻。在實際測量中，發射7個驅動脈沖后超聲波回波可達到穩定的狀態。由于超聲波自身的特性，回波峰值產生的時刻與理論分析存在一定的差異，回波出現峰值時刻點存在一定的波動。閾值檢測法中含有兩個閾值比較，一個低閾值，一個高閾值。過高閾值的第一個時間作為系統采集的第一個時間點t₁，再采集接下來的過高閾值兩個點t₂和t₅，以及過低閾值的兩個點t₃和t₄，一共采集5個點的時間。通過這一組數據和預知的脈沖重復頻率進行比較，判斷超聲波是否受到干擾而畸變，從而判斷超聲波達到接收換能器的時刻。雙閾值檢測法在超聲波回波幅度比較穩定的環境下測量較準確，但在實際使用過程中，因為含沙量和外部干擾，會造成超聲波回波幅度的波動，由此將影響測量的準確度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種動態雙閾值回波檢測的方法，主要用于時差法流速測量中的回波信號檢測，在實際應用中，超聲波在河流中傳輸會受到外界的干擾，不同時間河流的含沙量會對超聲波回波產生影響。根據超聲波在河流中傳輸的特性，動態雙閾值回波檢測算法提高測量的準確度。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種動態雙閾值回波檢測的方法，該方法步驟如下：

S1：發射7~10個激勵信號作為第一組激勵信號，使超聲波信號起振至穩定的狀態；

S2：間隔時間T再次發射7~10個激勵信號作為第二組激勵信號；

S3：采集第一組激勵信號對應的回波信號，測量當前回波的幅度值Vpp；

S4：以步驟S3測量的幅度值作為基數設置雙閾值的門限分別為50%Vpp和87.5%Vpp作為閾值1和閾值2；50%剛好在正弦波的中間位置；因為實際環境中存在環境噪聲，因此第二門限設置過75%，87,5%，90%多個值，經過多組數據分析對比，第二門限值設置為87.5%出現誤差的概率最小。其他門限值多次測量時，對時刻判斷有可能會誤差一個周期。

S5：通過閾值1和閾值2及對應超聲波頻率的時間，檢測回波時刻；實現超聲波在水中傳播時間的測量，最終轉化為算法對超聲波接收時刻的檢測。檢測回波時刻為超聲波發射開始計時，直到檢測到超聲波結束，即檢測回波到達的時刻。

S6：對檢測回波時刻中的固定誤差進行修正處理。

進一步的，所述間隔時間T取值為5-20毫秒。

進一步的，當閾值1回波點和閾值2回波點時差計數滿足1/4周期以內時，判定此時刻作為回波到達時刻。

進一步的，所述固定誤差進行修正處理是指超聲波計時的開始時刻為多組脈沖波的第一個起點，檢測回波時理論上應該為回波波形第一個波形的起點，但實際工作工程中，回波第一個波的起點淹沒早噪聲中，無法檢測，在這里存在一個固定的時間誤差，應根實際檢測回波時間為第幾個回波進行修正，即通過真實環境測試獲取固定時間誤差值，對測量結果進行修正處理。