一种超声波传感器测试仪

1.本发明涉及电子产品设计技术领域，具体涉及一种超声波传感器测试仪。


背景技术：

2.超声波是指频率在20khz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。超声波传感器是一种压电陶瓷器件，它通过压电效应来实现机械能和电能的双向转换。在应用中对超声波传感器的精度测量及配件高度的检测尤为重要。传统的超声波传感器测试仪的测试只能考虑传感器的测距功能是否正常, 这种测量模式受pvc管的材质、表面光洁度的变化影响结果的判定；而且对于传感器的性能指标如发射声压，接收灵敏度，及探测包络范围等没有定量的检测及判定；并且由于测距是基于pvc管的反射来实现的，导致产品的参数一致性有较大的误差。
3.专利文献cn 104296977 b中公开了一种带圆形轨道的液压泵运行状态测试装，装置中直线电机带动声压传感器做直线运动，与此同时使用步进电机带动拨杆做弧线运动，这样可全方位检测进行声场的识别和噪声源定位，但装置做弧线运动时改变带动直线轨道的绝对坐标，，超声波传感器检测时需要传感器与高频麦克风的相对位置的改变，此设备不适合超声波传感器检测。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便的超声波传感器测试仪，以解决现有技术导致的缺陷。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种超声波传感器测试仪，包括：安装板、第一轨道、第二轨道；所述第一轨道固定于安装板，第一轨道上滑动有第一载物板，第一载物板表面固定有接收控制模块，所述接收控制模块可沿第一轨道做半圆弧运动；所述第二轨道一端固定于所述第一轨道的弧心处的安装板上，另一端指向第一轨道中心处，所述第二轨道上滑动有第二载物板，第二载物板表面固定有发射控制模块，所述发射控制模块可沿第二轨道做直线运动；移动接收控制模块、发射控制模块，以使改变波束接收角度并进行指标测试。
6.本发明测试时，将发射控制模块安装于第二载物板，将接收控制模块安装于第一载物板，同时启动两控制模块，随后启动第一载物板带动接收控制模块做圆周运动并接收发射模块发出的信号，实际测试可装置准接示波器，示波器可直接显示出信号接收情况，此外另一种测试方法，固定好接收控制模块，将发射控制模块启动，接收控制模块接收到信号时并进行压电转换和信号放大，分析是否收到该灵敏度条件下的回拨信号，测试传感器接收灵敏度是否满足测试指标要求。
7.所述第一轨道内包括半圆形第一轨道本体；所述第一轨道本体表面设有贯穿轨道本体的滑槽，且滑槽两侧壁上设有限位槽，所述第一载物板上固定有支杆，支杆底部转动连接有轴承，轴承滚动设于两限位槽内，所述安装板上固定有第一电机，第一电机输出轴上固定有齿轮，齿轮侧面固定连接l形摆杆，所述l形摆杆短杆末端转动连接轴承。
8.所述第二轨道内包括：第一轨道本体；所述第一轨道本体左右内壁之间转动连接有多根丝杆，所述第二载物板上设有多个螺纹通孔，且丝杆螺旋穿设固定第二载物板，所述丝杆一端穿过第一轨道本体固定连接第二电机输出轴。
9.所述接收控制模块包括：电源模块、高频麦克风或超声波接收模块、电机控制模块、重力加速度模块、控制器模块、报警提醒模块、蓝牙模块、液晶显示模块、键盘输入模块等构成。
10.所述发射控制模块包括：电源模块、超声波发射模块或发射传感器、电机控制模块、重力加速度模块、控制器模块、报警提醒模块、蓝牙模块、液晶显示模块、键盘输入模块。
11.所述第一轨道半圆直径为60cm~80cm，所述第二轨道长度为30cm~40cm。
12.所述安装板由吸波材质制成，如:碳化硅。
13.根据上述技术方案，本发明的至少具有以下有益效果：1.本发明设置了直线轨道和弧形轨道，直线轨道上安装传感器发射器，弧形轨道上安装接收器（高平麦克风、超声波接收模块），两者在对应轨道上运行，并测试相应位置接收器接收的信号灵敏度，本发明制造的超声波传感器测试仪在完成对超声波传感器进行测距基础功能的测试后，进一步验证传感器的发射声压及包络范围，再进行传感器的接收灵敏度的指标测试，可以准确给出该超声波传感器的应用级别。
14.2. 本发明中直线轨道使用多条丝杆和第二电机组合，该装置保证传感器在直线轨道上运行稳定，装置中弧形轨道采用指针式的运动改变麦克风的位置，其中限位槽、轴承、摆杆、第一电机的组合使用，使麦克风转动角度更加准确、平稳，能减小测试仪测试结果的误差。
附图说明
15.图1为本发明的俯视示意图。
16.图2为本发明中第一轨道结构结构示意图。
17.图3为本发明中第二轨道结构示意图。
18.图4为本发明发射控制模块组成图。
19.图5为本发明接收控制模块组成图。
20.图6为本发明测试流程图。
21.其中：1第二轨道、2接收控制模块、3第一载物板、4第一轨道、5第二载物板、6发射控制模块、7安装板、8第二电机、9丝杆、11限位槽、12滑槽、13齿轮、14第一电机、15摆杆、16轴承。
具体实施方式
22.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
23.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
24.如图1至附图5所示，本发明公开了一种超声波传感器测试仪，包括：安装板7、第一轨道4、第二轨道1；第一轨道4固定于安装板7，第一轨道4上滑动有第一载物板3，第一载物板3表面固定有接收控制模块2，所述接收控制模块2可沿第一轨道4做半圆弧运动；第二轨道1一端固定于所述第一轨道4的弧心处的安装板7上，另一端指向第一轨道4中心处，所述第二轨道1上滑动有第二载物板5，第二载物板5表面固定有发射控制模块6，所述发射控制模块6可沿第二轨道1做直线运动；移动接收控制模块2、发射控制模块6，以使改变波束接收角度并进行指标测试。
25.具体的：第一轨道4具体结构参考附图2，所述第一轨道4内包括半圆形第一轨道本体；第一轨道本体表面设有贯穿轨道本体的滑槽12，且滑槽12两侧壁上设有限位槽11，所述第一载物板3上固定有支杆，支杆底部转动连接有轴承16，轴承16滚动设于两限位槽11内，所述安装板7上固定有第一电机14，第一电机14输出轴上固定有齿轮13，齿轮13侧面固定连接l形摆杆15，所述l形摆杆15短杆末端转动连接轴承16，实际制造第一轨道4时，使用两块形状与第一轨道本体类似的弧形轨道组合，将两块弧形轨道中部开设限位槽11，在其中任一弧形轨道两端转动连接螺杆，另一弧形轨道对应螺杆位置处开设螺纹通孔，最后将螺杆螺旋穿过螺纹通孔，并使用螺帽收紧，这样限位槽11之间的距离可调节，能安装不同直径的轴承，与此同时两侧的螺杆也可防止轴承过度移动跑出槽外，起到了限位作用。
26.参考图3：观察可知第二轨道1结构包括：第一轨道本体；第一轨道本体左右内壁之间转动连接有多根丝杆9，第二载物板5上设有多个螺纹通孔，且丝杆9螺旋穿设固定第二载物板5，实际生产中将设计两根丝杆9即可保证第二载物板5的稳定性，同时也减少了装置制造成本，丝杆9一端穿过第一轨道本体固定连接第二电机8输出轴，第二电机8正反转带动第二载物板5来回移动。
27.继续观察图4、图5，接收控制模块2包括：电源模块、高频麦克风或超声波接收模块、电机控制模块、重力加速度模块、控制器模块、报警提醒模块、蓝牙模块、液晶显示模块、键盘输入模块等构成；所述发射控制模块6包括：电源模块、超声波发射模块或发射传感器、电机控制模块、重力加速度模块、控制器模块、报警提醒模块、蓝牙模块、液晶显示模块、键盘输入模块。
28.其中：报警提醒模块用来显示电源模块内锂电池的电压，并兼有低电压报警功能。当超声波传感器测试仪的某一方向距离物体太近时，也会发出报警。
29.液晶显示模块用来显示当前位置状态、发射声压、回波信号、电池电量等数据,具体可使用oled屏。
30.蓝牙模块采用hc-05蓝牙模块来通讯。手机设备打开蓝牙，搜索蓝牙模块可进行连接。
31.重力加速度模块采用mpu6050模块，该模块内部为3轴陀螺仪和3轴加速度传感器，主要是能够测量加速度和角速度。加速度就是重力加速度，测量x、y、z三轴的加速度，可通过设置阈值来判断超声波传感器测试仪状态，主要是超声波传感器测试仪的不同运动，三轴的合加速度是不同的。该模块通过iic与控制器模块通信，将数据输送给单片机。
32.控制器模块采用stm32单片机。收集重力加速度模块来的信息，对当前位置进行判断，使其位置水平，根据不同的测试条件进行超声波发射模块、超声波接收模块、电机运动等模块的控制。
33.键盘输入模块用来进行调节时的测量设定。
34.发射控制模块6的电机控制模块用来实现超声波发射模块或发射传感器的移动，接收控制模块2的电机控制模块用来实现高频麦克风或超声波接收模块的移动。
35.在测试流程中结合附图6：（1）对传感器的测距功能进行考量，能够对距离进行测量。设置一个屏蔽箱，测试仪放于屏蔽箱内，将待调试的传感器模块固定于第二载物板5，接上示波器。通过第二电机8的带动传感器模块在有效探测距离内移动，观察障碍物回波宽度的变化。
36.（2）验证传感器的发射声压及包络范围。传感器在该模式下可持续发出超声波；在距离测试传感器一定的水平距离外（40cm）设置可转动的高频麦克风，分别通过转动高频麦克风采集传感器发出的超声波信号来判断分析超声波的发射声压级、以及通过麦克风标定的位置来判断传感器波束角度（包络范围）是否满足指标要求。
37.（3）进行传感器的接收灵敏度的指标测试。在第一载物板上安装接收传感器，接收传感器在该模式下进入持续接收状态，在一定的水平距离外（40cm）设置一个发射传感器。发射传感器发出的超声波信号被待测接收传感器接收后，在接收传感器内进行压电转换和信号放大，分析接收传感器是否能收到该灵敏度条件下的回波信号，并测试传感器接收灵敏度是否满足测试指标要求。
38.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。