一种整平机距离测量装置的制作方法

本发明涉及一种距离测量装置，具体涉及一种基于超声波技术的整平机距离测量技术。

背景技术：

整平机是一种常用的铺路设备，其目的在于整平地面的同时，进行地面高度的定位，从而保证地面铺设的平整以及地面高度的一致。在工程设备领域，利用光学、电磁波、磁场强度等的原理是进行距离测量的通常手段。然而采用这些方法进行距离测量通常需要昂贵的测量探头以及强大的信号处理单元，这样就会使得测量装置的造价昂贵，而无法在工业领域普及。超声波技术是一种廉价的测量手段，超声波的显著特征是频率高、波长短、绕射现象小，方向性好，因此把超声波技术应用在地坪机设备中，会大大降低设备的成本。

超声波在空气中传播时的传播速度会根据空气环境的密度、湿度、温度等而表现不同，通常温度对其影响较大。 15℃时超声波在空气中的传播速度为340米/秒，根据计算，其测量频率大致为40KHz，相对应的波长约为8.5mm，这就决定了通常意义的超声波测距产品精度只能控制在毫米范围，同时由于温度的影响，还会存在0.2-0.5mm的精度误差。这样的误差范围在整平机的应用中是无法接受的。

一些超声波测量装置制造商在装置内加入了温度测量装置，这样通过温度校正可以减少温度对测量的影响，但仍然无法大幅提高超声测量装置的测量精度。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种应用于整平机的超声波距离测量装置，其装置的测量精度高，成本低，适用领域广，安全可靠。

一种整平机距离测量装置，包括：超声波发射探头、发射探头驱动器、超声波接收探头、接收探头驱动器；所述的发射探头驱动器与发射探头相连接，接收探头驱动器与超声波接收探头相连，用于处理接收探头接收到的信号，并最终计算得到相应的距离信息。

进一步，所述的超声波发射探头具体包括4个超声波发射器；

进一步，所述发射波探头驱动器主要用于控制超声波发射探头内的4个超声波发射器被激励的次序以及激励波形等；

进一步，所述的超声波接收探头为4个超声波接收器；

进一步，所述超声波发射器和所述的超声波接收器均为工作频率1MHz的电压式探头；

进一步，所述接收探头驱动器用于处理超声波接收探头接收到的信号并转化为距离信息。

有益效果：本方案通过采用4个超声波发射器作为发射探头实现了超声波技术在整平机中的应用，同时通过对发射探头发射信号和接收探头接收信号的运算及处理，得到待测的距离，并计算出地面平整度。又因发射探头和接收探头为工作频率1MHz的电压式探头，可得到较高的测距精度。

附图说明

图1为本发明描述的地面平整度测量方案示意图；

图2为本发明描述的超声波测距装置的原理示意图；

图中1-测量基座，1a-超声波发射探头，1b-超声波接收探头，2-发射探头驱动器，3-接收探头驱动器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本

发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示为本发明的地面平整度测量方案示意图，该装置包括：测量基座1，超声波发射探头1a，超声波接收探头1b，发射探头驱动器2，接收探头驱动器3。其中，超声波发射探头1a共有4个。每个超声波发射探头1a可以独立发出1MHz带宽的超声波信号。这些超声波信号均被超声波接收探头1b接收，通过计算比较每个超声波发射探头1a发出的超声波信号被超声波接收探头1b接收的时间，同时和控制系统内部的数据进行比较。如果数值变大或者变小，就证明地面变高或者变低，需要进行调整。

如图2所示为本发明描述的超声波测距装置的原理示意图，其中，发射探头驱动器2产生激励信号，分别触发每个超声波发射探头1a。每个超声波发射探头1a两两独立控制，并按照一定的顺序被激励。被激励的超声波发射器1a发出超声波信号。发出的超声波信号被超声波接收探头1b接收并转化成电信号后，由接收探头驱动器3进行信号处理并由此得到该被激励的超声波发射探头1a与超声波接收探头1b之间的距离信息。

信号处理按照如下算法：

由被激励的超声波发射探头1a发射的信号为：

Ss(t)=As•sin(2πf•t)

其中，Ss(t)为发射波信号，As为发射波幅度，f为频率，t为时间。

该超声波信号被超声波接收探头4接收的信号为：

Sr(t)=Ar•sin(2πf•t - Δφ)

其中，Sr(t)为接收信号，Ar为接收波幅度，f为频率，t为时间，Δφ为两波形相位差即需要测量的位移。

将接收波信号进行相位90度位移并与发射波信号进行算法乘后，得到如下信号：

P(t)= Ss(t) Sr(t+90°)=0.5AsAr•(sin(Δφ) - sin(2•2πf•t - Δφ))

这样得到的信号包含了两倍于激励信号频率的交流分量以及另一个直流分量。这样滤除信号中的交流分量，剩下的直流分量与待测距离成三角函数正比。从而得到待测距离。

这种方法测得的距离虽然也会受到温度等的影响，但由于通过对4个距离值进行对比来确定地面高度，从而大大降低了环境因素的影响。