一种双通道超声波测距装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种双通道超声波测距装置。包括：主控制器，用于处理回波信号；从控制器，连接至主控制器的同步信号端，与主控制器同时产生脉冲激励序列；发射驱动电路，通过信号接受端与主控制器以及从控制器的控制端输出连接；接受放大电路，通过信号输出端与主控制器的信号接受端连接；多个超声波发射探头，其发射端与发射驱动电路的输出端连接后，通过超声波发射探头的输出端与接受放大电路的输出端连接。通过温度传感器测量环境温度，验证温度对声速的影响，进而对声速进行补偿，达到更精准测距。利用超声波传感器进行障碍物检测时，采用的电路结构克服超声串扰的现象。因此可以抑制超声串扰的超声波障碍物检测设备。

A dual channel ultrasonic distance measuring device

The utility model relates to a double channel ultrasonic distance measuring device. Including: the main controller for processing the echo signal; synchronous signal from the controller, connected to the main controller, together with the main controller pulse sequence; emission driving circuit, the receiving end with the main controller through a signal from the controller and the control output is connected with the amplifying circuit; accept, accept end connected by the signal and the signal output end the main controller; a plurality of ultrasonic transmitting probe, the emission output and emission driving circuit is connected, through the output terminal of the ultrasonic transmitting probe and receiving the output end of the amplifying circuit is connected. The environment temperature is measured by the temperature sensor, the influence of temperature on the sound speed is verified, and then the sound speed is compensated to achieve more accurate distance measurement. Using ultrasonic sensor to detect obstacles, the circuit structure is adopted to overcome the phenomenon of ultrasonic crosstalk. Therefore, an ultrasonic obstacle detection device that can suppress ultrasonic crosstalk is proposed.

【技术实现步骤摘要】
一种双通道超声波测距装置
本技术属于超声波测距制备领域，尤其涉及一种双通道超声波测距装置。
技术介绍
障碍物检测是无人机与自动驾驶车辆运动的先决条件，是其完成飞行与行驶任务的重要安全保障。无人机飞行环境复杂，准确的障碍物检测技术可以感知无人机执行飞行任务过程中障碍物的方位与距离，提前做出决策，避免飞行事故的发生；同样，对于自动驾驶车辆，面对错综复杂的道路情况，为了保证人员的安全，研究可靠准确的障碍物检测技术是十分必要的。目前主要的障碍物检测方法包括视觉检测、激光雷达检测、超声波检测和红外检测等。其中视觉传感器在黑暗和灰尘烟雾环境下很难正常工作，对环境的要求很高；激光雷达成本较高，且在恶劣环境下仍然会出现识别准确率下降的问题；红外测距方向性不好，且测量距离比较近。相比前几种障碍物检测方法，超声波具有穿透能力强，方向性好，抗干扰能力强，不受粉尘、光线、电磁波等影响，适合在恶劣环境下使用等优点，且超声波传感器价格低廉，体积小，节省空间，因此超声波检测技术十分适合在载重量有限的无人机以及空间狭小的汽车中应用，检测其运行环境，保证安全性。利用超声波进行障碍物检测时测距精度取决于声速和渡越时间的准确测量和估计，声速可以通过测量环境温度来进行补偿，而渡越时间的准确估计就是影响测距精度的最主要因素。且在无人机或自动驾驶车辆中，有时需要感知多个方向的障碍物方位与距离，因此就需要多个传感器来配合工作，在利用超声波传感器同时进行障碍物检测时，就有可能出现超声串扰的现象。因此可以抑制超声串扰的超声波障碍物检测设备是很有必要的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种双通道超声波测距装置，减少测量的误差。本技术是这样实现的，一种多超声波传感器测距装置，该装置包括：主控制器，用于产生脉冲激励序列，检测和处理回波信号；从控制器，连接至主控制器的同步信号端，与主控制器同时产生脉冲激励序列；发射驱动电路，通过信号接受端与主控制器以及从控制器的控制端输出连接；接受放大电路，通过信号输出端与主控制器的信号接受端连接；多个超声波发射探头，其发射端与所述发射驱动电路的输出端连接后，通过所述超声波发射探头的输出端与所述接受放大电路的输出端连接。进一步地，所述超声波发射探头至少为两个，采用谐振频率为40KHz、频带宽度2KHz，收发分体压电超声波传感器NU40C12T/R-1。进一步地，还包括有上位机与所述主控制器通讯连接，所述主控制器与上位机的通信通过开发板上集成的RS422串口进行连接，主控制器对回波信号进行采集并存储，用RS422串口发送给上位机。进一步地，所述发射驱动电路为以MAX232A芯片为核心的脉冲驱动电路，利用5V单电源对其供电，输入TTL电平后，输出达±10V。进一步地，接受放大电路采用两个AD8606运算放大器对回波信号进行了两级放大，放大倍数为100倍。进一步地，所述运算放大器通过同相输入端连接单电源+3.3V供电，通过其反相输入端连接超声波发射探头的输出端。进一步地，在所述主控制器与所述从控制器分别连接有温度传感器。本技术与现有技术相比，有益效果在于：本技术采用了多个超声波发射探头以及双控制器，利用超声波传感器进行障碍物检测时，采用的电路结构克服超声串扰的现象。因此可以抑制超声串扰的超声波障碍物检测设备。附图说明图1是本技术实施例提供的模块结构示意图；图2是本技术实施例提供测量中的模块结构示意图；图3是本技术实施例提供的发射驱动电路的电路图；图4是本技术实施例提供的接受放大电路的电路图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1结合图2，一种多超声波传感器测距装置，该装置包括：主控制器，用于产生脉冲激励序列，检测和处理回波信号；从控制器，连接至主控制器的同步信号端，与主控制器同时产生脉冲激励序列；发射驱动电路，通过信号接受端与主控制器以及从控制器的控制端输出连接；接受放大电路，通过信号输出端与主控制器的信号接受端连接；多个超声波发射探头，其发射端与所述发射驱动电路的输出端连接后，通过所述超声波发射探头的输出端与所述接受放大电路的输出端连接。本实施例中以STM32F427ZIT6为控制器的主从通用单片机开发板。主控制器为系统的核心，控制着整个测距过程的时序。由于回波信号处理是在上位机中进行的，因此本系统选择了以STM32F427为微控制器的开发板。从控制器接收到主控制器发出的同步信号，与主控制器同时产生脉冲激励序列。STM32F427内核为Cortex-M4，是一个32bit微控制处理器，板载8M外部晶振，倍频后最高工作频率为168MHz，256+4K字节的SRAM，2M的FLASH；支持USB接口的5V数据线电源供电，以及集成了5V转3.3V的电源供电；包含12bit的模数转换器，最高采样频率1M；有多达17个定时器，共168个多功能双向的GPIO端口，包含串行单线调试SWD和JTAG调试接口。本实施例中主要用到了STM32F427ZIT6中的TIMER2和TIMER4模块，NVIC模块，AD模块以及开发板上集成的RS422串口，温度采集利用了该控制器上集成的温度采集电路图对型号为DS18B20的温度传感器进行采集，采用SWD串行单线进行在线调试。超声波传感器需要一定功率的信号才能够对其进行驱动，而普通的直接由控制器输出的TTL电平是不足以驱动超声波传感器的，因此需要对产生的信号进行功率驱动。本实施例中，第一超声波传感器以及第二超声波传感器均采用的是压电传感器。压电传感器的压电效应指电介质在某一方向受到外力作用发生形变时导致内部产生极化现象，此时电介质相对的两个表面上出现正负相反的电荷，去掉外力时电荷消失，又恢复到不带电的状态。若在其极化方向加入电场，同样会使电介质发生形变，当然，去掉电场的同时形变也会消失。根据这一原理研制的传感器叫做压电传感器。根据压电效应可知，用频率f的脉冲信号激励传感器，该传感器会产生相同频率的机械振动，该机械振动会导致空气或水发出声波。同理，若脉冲信号频率大于20MHz，激励的传感器为超声波传感器，则该机械振动就会使感应晶片产生机械形变，从而产生相同频率的电信号。为了使超声波传感器在较高灵敏度情况下尽量减小能量损耗，应该让超声波的频率等于其要激励传感器的固有谐振频率。根据超声波传感器工作状态不同，可以分为接收型超声波传感器、发射型超声波传感器和收发两用型超声波传感器。综合以上因素，虽然收发一体的传感器在实际使用中可以消除部分电气机械的影响，也不用在高精度测距中因更换而做多方面的校准，但是若选用压电超声传感器，其余振比较大，会使其测量死区较大，量程比较小。因此，本实施例中选用收发分体型。本实施例中最终所选用的是谐振频率为40KHz、频带宽度2KHz，收发分体压电超声波传感器NU40C12T/R-1，该超声波传感器的参数如下表1-1所示。表1-1NU40C12T/R-1超声波传感器参数测距系统接收端在接收回波信号时会伴随信号衰减，因此需要在超声波接收探头前设计一个放大电路来对回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双通道超声波测距装置，其特征在于，该装置包括：主控制器，用于处理回波信号；从控制器，连接至主控制器的同步信号端，与主控制器同时产生脉冲激励序列；发射驱动电路，通过信号接受端与主控制器以及从控制器的控制端输出连接；接受放大电路，通过信号输出端与主控制器的信号接受端连接；多个超声波发射探头，其发射端与所述发射驱动电路的输出端连接后，通过所述超声波发射探头的输出端与所述接受放大电路的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种双通道超声波测距装置，其特征在于，该装置包括：主控制器，用于处理回波信号；从控制器，连接至主控制器的同步信号端，与主控制器同时产生脉冲激励序列；发射驱动电路，通过信号接受端与主控制器以及从控制器的控制端输出连接；接受放大电路，通过信号输出端与主控制器的信号接受端连接；多个超声波发射探头，其发射端与所述发射驱动电路的输出端连接后，通过所述超声波发射探头的输出端与所述接受放大电路的输出端连接。2.如权利要求1所述的双通道超声波测距装置，其特征在于，所述超声波发射探头至少为两个，采用谐振频率为40KHz、频带宽度2KHz，收发分体压电超声波传感器NU40C12T/R-1。3.如权利要求1所述的双通道超声波测距装置，其特征在于，还包括有上位机与所述主控制器通讯连接，所述主控制器与上位...

【专利技术属性】
技术研发人员：訾彦勇，谢永杰，郭睿，戚祖敏，王泽华，周晓凤，朱建辉，张轶，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五五部队，
类型：新型
国别省市：新疆,65