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一種基于時序的超聲波測距方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于時序的超聲波測距方法，屬于超聲波測距【技術領域】，包括：微處理器、脈沖寬度調制器、第一濾波器、發射功率放大器、超聲波發射換能器、超聲波接收換能器、信號放大器、第二濾波器、模擬數字轉換器和溫度傳感器，最常用的超聲波測距方法為渡越時間測量法，其工作原理是：使超聲波發射探頭向介質發射超聲脈沖，在遇到被測物體后，超聲波被反射回接收探頭，現有技術檢測超聲波渡越時間通常用閾值法，本發明采用模擬數字轉換法檢測超聲波渡越時間，克服了閾值測量法不能實現任意點的測量的缺點，測量精度高，全量程內精度不受測量距離的影響，實現了全量程精度一致性，解決了超聲波信號衰減導致的一系列問題。
【專利說明】一種基于時序的超聲波測距方法【技術領域】
[0001]本發明屬于超聲波測距【技術領域】，具體涉及一種基于時序的超聲波測距方法。
【背景技術】
[0002]由于超聲波的指向性強，因而超聲波經常用于距離測量。超聲波測距作為一種典型的非接觸測量方法，對被測物體不產生形變影響，且超聲波在傳播過程中不受可見光、能見度等因素的影響，因而在工業自動控制，工程測量和機器人等領域得到廣泛的應用。然而超聲波測距也存在測量距離短，測量精度差的缺點，這和超聲波的固有特性有關，其他還有一些因素，諸如環境溫度、風速等也會對測量造成一定的影響，這些因素都限制了超聲波測距在一些對測量精度要求較高的場合的應用。目前，國內的超聲波測量精度還大多停留在毫米級，而美國邦納、德國倍加福等公司的超聲波測距模塊可以達到0.3毫米的精度。因而，提高超聲波測距的精度，具有很好的應用前景。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種基于時序的超聲波測距方法，全量程內精度不受測量距離的影響，實現了全量程精度一致性，確實解決了超聲波信號衰減導致的一系列問題。
[0004]本發明所采取的技術方案如下:
[0005]一種基于時序的超聲波測距方法，
[0006]具有以下硬件電 路:微處理器、脈沖寬度調制器、第一濾波器、發射功率放大器、超聲波發射換能器、超聲波接收換能器、信號放大器、第二濾波器、模擬數字轉換器和溫度傳感器；
[0007]所述微處理器與脈沖寬度調制器相連接，由脈沖寬度調制器產生矩形波至第一濾波器，第一濾波器將矩形波轉換成正弦波送至發射功率放大器，之后經超聲波發射換能器發射超聲波信號；
[0008]所述超聲波接收換能器接收超聲波回波信號，經信號放大器，進入第二濾波器濾掉高頻雜波，之后經模擬數字轉換器對信號進行高速采樣、轉換，將轉換值按時間順序保存在微處理器內存中；
[0009]溫度傳感器，用于采集周圍環境溫度值，將溫度值傳遞至微處理器；
[0010]利用以上硬件電路的超聲波測距方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1:開始；
[0012]步驟2:初始化硬件電路；
[0013]步驟3:創建數組和變量；
[0014]步驟4:啟動脈沖寬度調制器，發射一串超聲波信號；
[0015]步驟5:在啟動脈沖寬度調制器的同時，模擬數字轉換器對超聲波回波信號進行高速采樣、轉換，將轉換值按時間順序組成數組保存在微處理器內存中；
[0016]步驟6:在數組中搜尋超聲波發射信號的第一個波峰位置，Na為該波峰位置在數組中的序號；
[0017]步驟7:在數組中搜尋超聲波回波信號的第一個波峰位置，Nb為該波峰位置在數組中的序號；
[0018]步驟8:讀取當前環境溫度TMPcur ；
[0019]步驟9:根據公式:
【權利要求】
1.一種基于時序的超聲波測距方法，其特征在于， 具有以下硬件電路:微處理器、脈沖寬度調制器、第一濾波器、發射功率放大器、超聲波發射換能器、超聲波接收換能器、信號放大器、第二濾波器、模擬數字轉換器和溫度傳感器； 所述微處理器與脈沖寬度調制器相連接，由脈沖寬度調制器產生矩形波至第一濾波器，第一濾波器將矩形波轉換成正弦波送至發射功率放大器，之后經超聲波發射換能器發射超聲波信號； 所述超聲波接收換能器接收超聲波回波信號，經信號放大器，進入第二濾波器濾掉高頻雜波，之后經模擬數字轉換器對信號進行高速采樣、轉換，將轉換值按時間順序保存在微處理器內存中； 溫度傳感器，用于采集周圍環境溫度值，將溫度值傳遞至微處理器； 利用以上硬件電路的超聲波測距方法，包括以下步驟: 步驟1:開始； 步驟2:初始化硬件電路； 步驟3:創建數組和變量； 步驟4:啟動脈沖寬度調制器，發射一串超聲波信號； 步驟5:在啟動脈沖寬度調制器的同時，模擬數字轉換器對超聲波回波信號進行高速采樣、轉換，將轉換值按時間順序組成數組保存在微處理器內存中； 步驟6:在數組中搜尋超聲波發射信號的第一個波峰位置，Na為該波峰位置在數組中的序號； 步驟7:在數組中搜尋超聲波回波信號的第一個波峰位置，Nb為該波峰位置在數組中的序號； 步驟8:讀取當前環境溫度TMPcur ； 步驟9:根據公式
2.根據權利要求1所述的基于時序的超聲波測距方法，其特征在于，在步驟5中，所述模擬數字轉換器轉換頻率是超聲波頻率的兩倍以上。
【文檔編號】G01S15/08GK103995263SQ201410213095
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】郭華, 于勝文, 于濤 申請人:山東科技大學