减小超声探头测量盲区的调节方法及系统与流程

本发明涉及超声测距的，具体地，涉及一种减小超声探头测量盲区的调节方法及系统。

背景技术：

1、目前市面常用的超声距离测量方法是采用固定发射功率，接收增益自动控制(agc)的方法来实现，这种方法的优点是电路简单、成本低廉、容易实现，因为自动增益控制只需要控制接收电路放大器的负反馈电阻阻值大小就能轻易实现。但是此方法存在一定的缺陷，因为超声的回波信号是非常微弱的，虽然理论上增加接收增益可以提升灵敏度接收更小的信号，但是当回波信号小到和系统噪声相当的数量级水平时，系统信噪比会急剧恶化，放大电路很难从噪声中提取有效信号，因此，自动增益控制只能在非常有限的范围内做有效调节，当发射功率一定后，也基本决定了其测量的最大距离范围，如果想让测量的量程大一点，需要将发射功率也设置的足够大，超声探头的阻尼震荡幅度和时间也会同步增加，导致测量盲区变大，这将影响近距离目标的测量结果，导致可测量的最小距离增大。相反若希望测量的最小距离尽量小，则需要将设计的发射功率降低，这又会导致最大量程大幅缩小。

2、超声探头在激励消失后，由于机械振动而都存在一定的阻尼震荡的拖尾现象，这个阻尼震荡的幅度和阻尼时间与驱动功率呈正相关性，在测量近距离目标时，也不需要探头发射功率太大，因此，希望探头的阻尼时间和幅度越小越好，最合理的方法就是降低发射激励功率，而在测量远距离目标时，则需要更大的发射激励功率，远距离测量时，由于测量距离的超声飞行时间远大于探头的阻尼时，因此对探头的阻尼时间和幅度并不敏感，允许探头的阻尼时间和幅度增加。因此需要一种动态的超声探头功率控制方法来同时满足超声功率的测量距离的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种减小超声探头测量盲区的调节方法及系统。

2、根据本发明提供的一种减小超声探头测量盲区的调节方法，包括：

3、步骤s1：调节超声探头的发射功率，使超声探头发射超声脉冲；

4、步骤s2：对超声回波进行接收并解调，生成数字量化波形数据，并判断波形幅度是否在有效识别的范围内；

5、步骤s3：对于波形幅度小于有效识别范围的，提高超声探头的发射功率，并进入步骤s2；对于波形幅度大于有效识别范围的，降低超声探头的发射功率，并进入步骤s2；对于波形幅度处于有效识别范围内的，则采用该发射功率进行测量。

6、优选地，所述超声探头的发射功率通过如下电路调节：

7、包括控制单元、程控升压电源和超声功率驱动电路，程控升压电源分别与控制单元和超声功率驱动电路电连接，超声功率驱动电路与超声探头电连接；

8、所述控制单元调节程控升压电源的输出电压，经过超声功率驱动电路转换，改变超声探头的发射功率。

9、优选地，所述程控升压电源输出电压步进大小为非线性设置，所述电压步进大小随程控升压电源的输出电压值呈正相关。

10、优选地，所述步骤s3包括：

11、对于波形幅度小于有效识别范围的，若波形幅度低于有效识别范围下限1/2，提高两档超声探头的发射功率，若波形幅度小于有效识别范围下限且高于有效识别范围下限的1/2，提高一档超声探头的发射功率；

12、对于波形幅度大于有效识别范围的，若波形幅度超出有效识别范围上限1/2，降低两档超声探头的发射功率，若波形幅度超出有效识别范围上限且超出值低于有效识别范围上限1/2的，降低一档超声探头的发射功率。

13、优选地，所述有效识别范围的区间大小与超声探头的发射功率呈正相关。

14、根据本发明提供的一种减小超声探头测量盲区的调节系统，包括：

15、模块m1：调节超声探头的发射功率，使超声探头发射超声脉冲；

16、模块m2：对超声回波进行接收并解调，生成数字量化波形数据，并判断波形幅度是否在有效识别的范围内；

17、模块m3：对于波形幅度小于有效识别范围的，提高超声探头的发射功率，并执行模块m2；对于波形幅度大于有效识别范围的，降低超声探头的发射功率，并执行模块m2；对于波形幅度处于有效识别范围内的，则采用该发射功率进行测量。

18、优选地，所述超声探头的发射功率通过如下电路调节：

19、包括控制单元、程控升压电源和超声功率驱动电路，程控升压电源分别与控制单元和超声功率驱动电路电连接，超声功率驱动电路与超声探头电连接；

20、所述控制单元调节程控升压电源的输出电压，经过超声功率驱动电路转换，改变超声探头的发射功率。

21、优选地，所述程控升压电源输出电压步进大小为非线性设置，所述电压步进大小随程控升压电源的输出电压值呈正相关。

22、优选地，所述模块m3包括：

23、对于波形幅度小于有效识别范围的，若波形幅度低于有效识别范围下限1/2，提高两档超声探头的发射功率，若波形幅度小于有效识别范围下限且高于有效识别范围下限的1/2，提高一档超声探头的发射功率；

24、对于波形幅度大于有效识别范围的，若波形幅度超出有效识别范围上限1/2，降低两档超声探头的发射功率，若波形幅度超出有效识别范围上限且超出值低于有效识别范围上限1/2的，降低一档超声探头的发射功率。

25、优选地，所述有效识别范围的区间大小与超声探头的发射功率呈正相关。

26、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

27、1、本发明较好地解决了盲区大小与测量量程之间的矛盾，通过动态调整发射功率，小量程时采用较小功率驱动发射获得较低的测量盲区，大量程时采用较大功率驱动发射获取更大的反射信号幅度，满足了最小量程和最大量程不同工况下的测量需求。

28、2、本发明在较低的超声发射功率区间减小了功率调节步进的大小，增加了电压细分分辨率，能够更加精确地控制小量程区间的盲区控制。

29、3、本发明能够实现超声功率的快速调节。

30、本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

技术特征：

1.一种减小超声探头测量盲区的调节方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的减小超声探头测量盲区的调节方法，其特征在于，所述超声探头的发射功率通过如下电路调节：

3.根据权利要求2所述的减小超声探头测量盲区的调节方法，其特征在于，所述程控升压电源输出电压步进大小为非线性设置，所述电压步进大小随程控升压电源的输出电压值呈正相关。

4.根据权利要求1或3所述的减小超声探头测量盲区的调节方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

5.根据权利要求1所述的减小超声探头测量盲区的调节方法，其特征在于，所述有效识别范围的区间大小与超声探头的发射功率呈正相关。

6.一种减小超声探头测量盲区的调节系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的减小超声探头测量盲区的调节系统，其特征在于，所述超声探头的发射功率通过如下电路调节：

8.根据权利要求7所述的减小超声探头测量盲区的调节系统，其特征在于，所述程控升压电源输出电压步进大小为非线性设置，所述电压步进大小随程控升压电源的输出电压值呈正相关。

9.根据权利要求6或8所述的减小超声探头测量盲区的调节系统，其特征在于，所述模块m3包括：

10.根据权利要求1所述的减小超声探头测量盲区的调节系统，其特征在于，所述有效识别范围的区间大小与超声探头的发射功率呈正相关。

技术总结
本发明提供了一种减小超声探头测量盲区的调节方法及系统，包括：步骤S1：调节超声探头的发射功率，使超声探头发射超声脉冲；步骤S2：对超声回波进行接收并解调，生成数字量化波形数据，并判断波形幅度是否在有效识别的范围内；步骤S3：对于波形幅度小于有效识别范围的，提高超声探头的发射功率，并进入步骤S2；对于波形幅度大于有效识别范围的，降低超声探头的发射功率，并进入步骤S2；对于波形幅度处于有效识别范围内的，则采用该发射功率进行测量。本发明较好地解决了盲区大小与测量量程之间的矛盾，通过动态调整发射功率，满足了最小量程和最大量程不同工况下的测量需求。

技术研发人员：刘群,潘国乔
受保护的技术使用者：上海澄泓管道机器人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15