一种基于时序的超声波测距方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于时序的超声波测距方法，属于超声波测距【技术领域】，包括：微处理器、脉冲宽度调制器、第一滤波器、发射功率放大器、超声波发射换能器、超声波接收换能器、信号放大器、第二滤波器、模拟数字转换器和温度传感器，最常用的超声波测距方法为渡越时间测量法，其工作原理是：使超声波发射探头向介质发射超声脉冲，在遇到被测物体后，超声波被反射回接收探头，现有技术检测超声波渡越时间通常用阈值法，本发明采用模拟数字转换法检测超声波渡越时间，克服了阈值测量法不能实现任意点的测量的缺点，测量精度高，全量程内精度不受测量距离的影响，实现了全量程精度一致性，解决了超声波信号衰减导致的一系列问题。
【专利说明】一种基于时序的超声波测距方法【技术领域】
[0001]本发明属于超声波测距【技术领域】，具体涉及一种基于时序的超声波测距方法。
【背景技术】
[0002]由于超声波的指向性强，因而超声波经常用于距离测量。超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，对被测物体不产生形变影响，且超声波在传播过程中不受可见光、能见度等因素的影响，因而在工业自动控制，工程测量和机器人等领域得到广泛的应用。然而超声波测距也存在测量距离短，测量精度差的缺点，这和超声波的固有特性有关，其他还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定的影响，这些因素都限制了超声波测距在一些对测量精度要求较高的场合的应用。目前，国内的超声波测量精度还大多停留在毫米级，而美国邦纳、德国倍加福等公司的超声波测距模块可以达到0.3毫米的精度。因而，提高超声波测距的精度，具有很好的应用前景。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于时序的超声波测距方法，全量程内精度不受测量距离的影响，实现了全量程精度一致性，确实解决了超声波信号衰减导致的一系列问题。
[0004]本发明所采取的技术方案如下:
[0005]一种基于时序的超声波测距方法，
[0006]具有以下硬件电 路:微处理器、脉冲宽度调制器、第一滤波器、发射功率放大器、超声波发射换能器、超声波接收换能器、信号放大器、第二滤波器、模拟数字转换器和温度传感器；
[0007]所述微处理器与脉冲宽度调制器相连接，由脉冲宽度调制器产生矩形波至第一滤波器，第一滤波器将矩形波转换成正弦波送至发射功率放大器，之后经超声波发射换能器发射超声波信号；
[0008]所述超声波接收换能器接收超声波回波信号，经信号放大器，进入第二滤波器滤掉高频杂波，之后经模拟数字转换器对信号进行高速采样、转换，将转换值按时间顺序保存在微处理器内存中；
[0009]温度传感器，用于采集周围环境温度值，将温度值传递至微处理器；
[0010]利用以上硬件电路的超声波测距方法，包括以下步骤:
[0011]步骤1:开始；
[0012]步骤2:初始化硬件电路；
[0013]步骤3:创建数组和变量；
[0014]步骤4:启动脉冲宽度调制器，发射一串超声波信号；
[0015]步骤5:在启动脉冲宽度调制器的同时，模拟数字转换器对超声波回波信号进行高速采样、转换，将转换值按时间顺序组成数组保存在微处理器内存中；
[0016]步骤6:在数组中搜寻超声波发射信号的第一个波峰位置，Na为该波峰位置在数组中的序号；
[0017]步骤7:在数组中搜寻超声波回波信号的第一个波峰位置，Nb为该波峰位置在数组中的序号；
[0018]步骤8:读取当前环境温度TMPcur ；
[0019]步骤9:根据公式:
【权利要求】
1.一种基于时序的超声波测距方法，其特征在于， 具有以下硬件电路:微处理器、脉冲宽度调制器、第一滤波器、发射功率放大器、超声波发射换能器、超声波接收换能器、信号放大器、第二滤波器、模拟数字转换器和温度传感器； 所述微处理器与脉冲宽度调制器相连接，由脉冲宽度调制器产生矩形波至第一滤波器，第一滤波器将矩形波转换成正弦波送至发射功率放大器，之后经超声波发射换能器发射超声波信号； 所述超声波接收换能器接收超声波回波信号，经信号放大器，进入第二滤波器滤掉高频杂波，之后经模拟数字转换器对信号进行高速采样、转换，将转换值按时间顺序保存在微处理器内存中； 温度传感器，用于采集周围环境温度值，将温度值传递至微处理器； 利用以上硬件电路的超声波测距方法，包括以下步骤: 步骤1:开始； 步骤2:初始化硬件电路； 步骤3:创建数组和变量； 步骤4:启动脉冲宽度调制器，发射一串超声波信号； 步骤5:在启动脉冲宽度调制器的同时，模拟数字转换器对超声波回波信号进行高速采样、转换，将转换值按时间顺序组成数组保存在微处理器内存中； 步骤6:在数组中搜寻超声波发射信号的第一个波峰位置，Na为该波峰位置在数组中的序号； 步骤7:在数组中搜寻超声波回波信号的第一个波峰位置，Nb为该波峰位置在数组中的序号； 步骤8:读取当前环境温度TMPcur ； 步骤9:根据公式
2.根据权利要求1所述的基于时序的超声波测距方法，其特征在于，在步骤5中，所述模拟数字转换器转换频率是超声波频率的两倍以上。
【文档编号】G01S15/08GK103995263SQ201410213095
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】郭华, 于胜文, 于涛 申请人:山东科技大学