专利名称：一种收发一体的超声波传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波传感器，具体涉及一种收发一体化的双轴盆体型结构超声波传感器。
背景技术：
目前使用的超声波传感器分两类，一类为单收单发型，即超声波发射和接收分开，一个探头用于超声波发射，另一个探头用于超声波接收，此类传感器结构复杂，成本较高；另一类为收发一体型，即使用一个探头发射和接收超声波，但由于超声波发射完后易对接收信号造成干扰，极大的影响了此类传感器的检测距离，这类超声波传感器的检测极限距离仅为3.5到5米，而且因物体形状不一，恶劣情况下反射信号强度被极大减弱而导致无法解析出正确的接收信号，从而对传感器安装位置有较高的要求，传感器必须安装在被检测物体的垂直下方，检测角度不可以调整，所以大大限制了其使用，成为推广应用范围的技术瓶颈。有鉴于此，本发明提出一种收发一体超声波传感器，具有远距离检测，检测角度可调，低成本，低功耗等特点，以解决超声波传感器短距离，稳定性低，成本高的问题。
发明内容
本发明所述的收发一体化超声波传感器包括双轴声学型腔和集成舱体两部分，双轴声学型腔由类似于盆体式的呈梯形的喇叭状超声波吸音罩和圆柱状腔体组成，圆柱状腔体位于喇叭状超声波吸音罩的里面，靠前端布置，通过加强筋固定在超声波吸音罩里面，两者的轴线为同轴，由此形成一个单探头，为了使超声波吸音罩的效果更好，在超声波吸音罩的侧壁上均匀地开有若干个通气小孔；集成舱体内安装有压电片、高压脱离器、距离/延时检测电路和驱动电路，驱动电路将超声波发射到高压脱离器，高压脱离器把高压送到压电片上，并将超声波通过双轴声学型腔向外面发送。当物体位于本发明所述的双轴盆体型结构超声波传感器10 15米远或O 45°范围内时，即有回声传回来，压电片上会感应到
0.1 2mV极弱的电压信号，这样的信号在高压脱离器上不会通过对地线圈形成回路，这时高压脱离器就把这极弱的电压信号传给距离/延时检测电路，距离/延时检测电路利用超声波在空气中传输速度一定的特点算出传感器和物体之间的距离。本发明所述的收发一体化超声波传感器，采用单探头进行超声波发射和接收，应用声学效应，采取双轴盆体形结构增加了发射信号的强度，此方法可提高超声波检测距离，同时解决了因物体形状不一造成反射信号强弱不均无法接收到反射信号的问题。经测试，在0° 45°范围内，检测极限距离可达10 15米。但是若超声波的发射强度增加，接收信号也相应增加，有可能会造成误判，为了解决此问题，本发明采用高压脱离器以及半导体集成电路，通过放大器多级放大对接收信号进行分离，最终解析出需要的信号。
图1是本发明所述收发一体化超声波传感器的主视图；图2是图1沿A-A的剖视图；图3是本发明所述收发一体化超声波传感器的零件示意图；图4是本发明所述收发一体化超声波传感器的原理框图。图中:1是梯形的喇叭状超声波吸音罩，2是圆柱状腔体，3是压电片，4是高压脱离器，5是距离/延时检测电路，6是驱动电路，7是通气小孔。
具体实施例方式本发明一个典型的应用实例是用于智能停车场中对车位的检测，目前应用于车位检测的超声传感器一般为双探头，极限检测距离为3到5米，因此，为了施工，需要在天花板打孔，固定专用的支撑架用于传感器的安装，而且传感器只能安装于车位正中，此种安装方法极大的消耗物力和人力，施工成本高。在这种智能停车场中，使用本发明所述的收发一体化超声波传感器，可以将传感器探头装于以传感器为圆心，极限距离半径为10 15米的45度扇形区域内，本发明所述的收发一体化超声波传感器，以5V低电压和2mA小电流进行驱动,探头结构包括双轴声学型腔和集成舱体两部分，双轴声学型腔由类似于盆体式的呈梯形的喇叭状超声波吸音罩I和圆柱状腔体2组成，圆柱状腔体2位于喇叭状超声波吸音罩I的里面，靠前端布置，通过三条加强筋固定在超声波吸音罩里面，两者的轴线为同轴，由此形成一个单探头，为了使超声波吸音罩的效果更好，在超声波吸音罩的侧壁上均匀地开有若干个通气小孔7 ;集成舱体内安装有压电片3、高压脱离器4、距离/延时检测电路5和驱动电路6，驱动电路6将40KHZ超声波发射到高压脱离器4，高压脱离器4把高压送到压电片3上，并将40KHZ的超声波通过双轴声学型腔向外面发送；当车体位于本发明所述的双轴盆体型结构超声波传感器10 15米远或O 45°范围内时，即有回声传回来，压电片3上会感应到极弱(0.l-2mV)的电压信号，该信号在高压脱离器上不会通过对地线圈形成回路，这时高压脱离器4就把极弱的电压信号传给距离/延时检测电路5，距离/延时检测电路5利用超声波在空气中传输速度一定的特点算出传感器和物体之间的距离。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度C为已知常数，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差T计算出发射点到障碍物的实际距离。即:L = CXT式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(Τ为发射到接收时间数值的一半)。本发明因检测距离远，检测角度可调，安装位置可因实地不同而不同，可直接置于房顶上，或者置于车位两头，施工成本较目前同类传感器低很多。
权利要求
1.一种收发一体化超声波传感器包括双轴声学型腔和集成舱体两部分，其特征在于:双轴声学型腔由类似于盆体式的呈梯形的喇叭状超声波吸音罩I和圆柱状腔体2组成，圆柱状腔体2位于喇叭状超声波吸音罩I的里面，靠前端布置，通过加强筋固定在超声波吸音罩I里面，两者的轴线为同轴，由此形成一个单探头；集成舱体内安装有压电片3、高压脱离器4、距离/延时检测电路5和驱动电路6。
2.根据权利要求1所述的收发一体化超声波传感器，其特征在于:在超声波吸音罩I的侧壁上均匀地开有若干个通气小孔7。
全文摘要
本发明所述的收发一体化超声波传感器由低电压(5V)、小电流(2mA)驱动，包括双轴声学型腔和集成舱体两部分，双轴声学型腔由类似于盆体式的呈梯形的喇叭状超声波吸音罩和圆柱状腔体组成，圆柱状腔体位于喇叭状超声波吸音罩的里面，靠前端布置，通过加强筋固定在超声波吸音罩里面，两者的轴线为同轴，由此形成一个单探头，为了使超声波吸音罩的效果更好，在超声波吸音罩的侧壁上均匀地开有若干个通气小孔；集成舱体内安装有压电片、高压脱离器、距离/延时检测电路和驱动电路。本发明所述的收发一体化超声波传感器检测角度可调，可靠性高，应用声学效应设计，采用双轴盆体型结构，在0°～45°范围内，检测极限距离可达10～15米。
文档编号G01S15/08GK103105608SQ20111035425
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者周静, 姚凯学, 张厚武, 刘光林, 张勇 申请人:贵州英特利智能控制工程研究有限责任公司