[發明專利]一種不依賴于溫度補償機制的高精度超聲測距方法及裝置

在審

• 申請號: 202010909218.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112051578A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陸成剛;馮寶忠;李軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S7/521;G01S7/56
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種不依賴于溫度補償機制的高精度超聲測距方法，其特征在于，超聲探頭布置在一根可以自動伸縮的至少兩節段的控制柄上，控制柄上的不同節段的位置分別進行超聲測距，測得各個位置的收發時間間隔，使用最小二乘法計算得到距離。

2.如權利要求1所述的一種不依賴于溫度補償機制的高精度超聲測距方法，其特征在于，所述控制柄設有3個節段，探頭具有四個位置狀態：原位、縮進一節、縮進二節和縮進三節。

3.如權利要求2所述的一種不依賴于溫度補償機制的高精度超聲測距方法，其特征在于，設定每一個節段的長度相等，均為h，假設測距物體沒有發生在超聲傳播線上的位移，但可以在傳播線垂直方向有位移，并且測距物表面維持平面狀態不變，假設在探頭的各個位置測得的發收時間間隔為t₁,t₂,t₃,t₄，列出方程如下

其中s、v是未知的，t₁,t₂,t₃,t₄和h是已知的；

使用最小二乘法計算得到：

計算以上矩陣乘法算式，得到距離s。

4.如權利要求3所述的一種不依賴于溫度補償機制的高精度超聲測距方法，其特征在于，所述最小二乘法的過程為：

將式(1)整理成矩陣形式如下：

由于t₁,t₂,t₃,t₄互不相等，矩陣的秩為2，因而是列滿秩，對上面矩陣方程兩邊同時乘上轉置矩陣則有

得到

最終得到式(2)。

5.一種如權利要求1所述的不依賴于溫度補償機制的高精度超聲測距方法的裝置，其特征在于，所述裝置包括超聲探頭、控制柄和控制單元，所述控制柄是一根可以自動伸縮的至少兩節段的控制柄，所述控制端的端部安裝超聲探頭，所述超聲探頭的收發信號端與所述控制單元連接，所述控制單元包括用于控制柄按照不同節段伸縮的動作控制模塊、用于依照不同節段的發送和接收時間間隔使用最小二乘法計算得到距離的距離計算模塊。

6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制柄具有內嵌電機，所述內嵌電機用于控制伸縮。

7.如權利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述控制柄設有3個節段，探頭具有四個位置狀態：原位、縮進一節、縮進二節和縮進三節。

8.如權利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括顯示模塊，所述控制單元與所述顯示模塊連接。