距离传感系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的方法、系统以及装置用于改善如在超声波感测系统中的距离测量的范围以及精度。特别的，由于混响信号引起的盲区可通过削弱在相应于盲区的预定时间段内接收到的信号而被减弱或消除。在一种实施中，衰减电路在所述预定时间段内通过开关被选择以处理所述接收到的信号以及在所述预定时间段后通过所述开关取消选择衰减电路。另外，所述测量的准度和距离可根据测量距离去改变提供给接收的信号的增益而改善。在一种实施中，增益可调放大器受控于增益控制信号而提供随着时间增加而增加的增益。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】距离传感系统及方法
技术介绍
距离传感器，例如超声波传感器已经广泛地被用于侦测到物体的距离。特别的，超声波传感器通常通过超声波换能器产生超声波信号，以及接收物体反射回来的回波信号。通过计算发出所述超声波信号以及接收到所述回波信号之间的时间间隔，所述超声波传感器到物体的距离能够根据所述声波通过传播媒介，例如空气传播的速度而被确定。一般的，所述超声波传感器的应用会受限于盲区的存在，其中，导致所述盲区存在的原因为所述超声波换能器会产生残留的机械振动。超声波换能器通常通过高频振动或激励信号引起的共振而产生超声波信号。例如，电能脉冲可导致压电换能器由于压电现象而以一给定的频率振动，从而产生超声波。所述发射出去的超声波信号被物体反射回来的回波能够被侦测到以及被用于确定到所述物体的距离。然而，一旦所述激励信号(例如，电信号)被移除，所述换能器的振动并不能马上停止。更多的情况下，由于弹性作用，即使在抑制模式下，所述换能器仍然会持续振动一段时间。这种多余的振动或混响能被所述超声波传感器侦测到。这些混响信号能够混淆对所述回波信号的侦测。所述盲区即为所述超声波换能器周围的区域，所述区域中回波信号不能够从所述些混响信号中被识别从而不能被可靠地侦测到。现有的方法试图通过软件方式或者机械方式解决盲区的问题。在软件方式下，在对应于所述产生盲区的时间段内，所述超声波信号的侦测被禁能，从而避免将所述混响信号侦测为回波信号。然而，所述软件方式仅仅能避免所述盲区的影响，并不能减少或消除盲区。也就是说，位于所述盲区内的物体仍然不能够被可靠地侦测出。使用所述机械方式，所述超声波传感器的接收探针可通过物理的屏障物被填补或保护。所述机械方式通过减少到达所述接收探针的混响信号的振幅而减少或移除盲区的同时，也导致了生产的成本以及复杂度的增加。
技术实现思路
本专利技术提供用于减少甚至消除盲区的方法和系统，可在不增加生产成本的基础上减少最小测量距离。与如前所提的软件方式不同，本专利技术使侦测位于盲区内的物体成为可能，可有效地减少或消除所述盲区。此外，本专利技术是在电路层面实现，从而避免了如前所述的通过机械方式实现而导致的生产成本的增加。根据本专利技术的一个方面，提供超声波感测系统。所述超声波感测系统包括用于提供超声波信号发射的超声波发射器、用于接收作为所述发射结果的包括回波信号以及混响信号的超声波信号的超声波接收器、通过开关与所述超声波接收器连接的衰减电路，所述衰减电路用于衰减所述接收到的超声波信号、以及用于控制所述开关只在发射所述超声波信号后的预定时间段内将所述超声波接收器与所述衰减电路电性连接的微控制器单元(MCU)。在一些实施例中，所述超声波发射器即为所述超声波接收器。所述预定时间段与所述混响信号可被侦测的时间段一致。所述预定时间段与盲区时间段相对应。在一些实施例中，至少部分地根据预先测量的回波信号或混响信号的幅度选择所述衰减电路。在一些实施例中，所述开关包括单刀双掷(single-poledouble-throw，SPDT)开关。在一些实施例中，在此描述的超声波感测系统还包括升压器，用于提高与所述发射的超声波信号相关的能量级。所述升压器可用于提高用于引起所述超声波信号发射的电信号的功率级。在一些实施例中，在此描述的所述超声波感测系统还包括用于放大所述回波信号的增益可调放大器。在一些实施例中，所述微控制器单元还用于至少部分地根据计时器的值改变所述增益可调放大器的增益，所述计时器的值对应来自所述超声波感测系统获得的测量距离。所述微控制器单元可根据预先测量的数据控制所述增益可调放大器。在一些实施例中，所述微控制器单元还用于在所述预定时间过后，控制所述开关将所述超声波接收器与所述增益可调放大器电性连接而不将所述衰减电路与所述增益可调放大器电性连接。在一些实施例中，在此描述的所述超声波感测系统还包括连接于所述增益可调放大器的比较器，用于将所述增益可调放大器的输出值与预定的阈值进行比较。所述微控制器单元还用于至少部分地根据所述比较器的输出值来控制所述增益可调放大器的增益。所述比较器可以集成或者不集成于所述微控制器单元上。在一些实施例中，在此描述的所述超声波感测系统还包括模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)，所述模数转换器连接于所述增益可调放大器并用于将所述增益可调放大器的输出转换为数字值。所述增益可调放大器可至少部分地根据所述模数转换器的输出而被控制。所述模数转换器可以集成或者不集成于所述微控制器单元上。在一些实施例中，所述比较器以及所述模数转换器一起配合用以判断峰值的出现。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于超声波感测的方法。所述方法可包括步骤：在停止发射超声波信号后，侦测信号，所述侦测的信号可为回波信号或混响信号；判断所述超声波信号的侦测是否发生于所述超声波信号发射停止后的预定时间内；信号的侦测发生在所述预定时间内时，衰减所述侦测到的信号，以使得充分降低由超声信号发射的混响引起的干扰；以及信号的侦测发生在所述预定时间后时，在不对侦测的信号进行衰减的情况下对所述侦测的信号进行处理而确定物体的距离。在一些实施例中，所述预定时间段与所述混响可被侦测到的时间段对应。在一些实施例中，所述预定时间段与盲区时间段相对应。在一些实施例中，所述被传输的超声波信号在被传输前预先被放大，例如，使用升压器预先放大。在一些实施例中，衰减所述侦测到的超声波信号是至少部分地根据一个或多个预先测量的信号的幅值。所述预先测量的信号可包括混响信号、回波信号。在一些实施例中，处理所述侦测到的超声波信号包括通过比较器以及模数转换器判断峰值的出现。所述比较器以及所述模数转换器中的零个、一个或者全部包括于微控制器单元内。在这里描述的方法还包括至少部分地根据预先测量的数据提供增益至所述侦测到的超声波信号。所述预先测量的信号与测量的距离以及适合所述测量距离的增益相关。在此描述的方法还包括至少部分地根据时间值提供增益至所述侦测的超声波信号。根据本专利技术的另一个方面，提供超声波感测系统。所述系统可包括超声波发射器，用于提供超声波信号的发射；超声波接收器，用于接收作为所述发射结果的包括混响信号以及回波信号的超声波信号；以及可连接于所述超声波接收器的衰减电路，所述衰减电路用于在不消除回波信号的基础上消除几乎所有的混响信号。在一些实施例中，所述超声波发生器即为所述超声波接收器。所述衰减电路仅在预定时间段内可连接于所述超声波接收器。所述预定时间段与盲区时间段相对应。所述衰减电路可以至少部分地根据预先测量的信号的幅值来选择，例如混响信号或回波信号的幅值。在一些实施例中，在此描述的所述超声波感测系统还包括升压器，用以增加所述超声波信号发射的相关能量级。所述升压器可被用来增加用于引起所述超声波信号发射的电信号的电压值。在一些实施例中，在此描述的所述超声波感测系统还包括微控制器单元，用以控制开关仅在所述超声波信号发射后的预定时间段内将所述超声波接收器与所述衰减电路电性连接。所述开关可包括单刀双掷开关。在一些实施例中，在此描述的超声波感测系统还包括增益可调放大器，其串联于所述衰减电路并通过开关能够连接于所述超声波接收器，所述增益可调放大器用于放大所述回波信号。在一些实施例中，所述微控制器单元还用于至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波感测系统，包括：超声波发射器，用于提供超声波信号的发射；超声波接收器，用于接收作为所述发射的结果而产生的包括回波信号以及混响信号的超声波信号；衰减电路，通过开关与所述超声波接收器连接，所述衰减电路用于衰减所述接收到的超声波信号；以及微控制器单元，用于控制所述开关仅在所述超声波信号发射后的预定时间段内将所述超声波接收器与所述衰减电路电性连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声波感测系统，包括：超声波发射器，用于提供超声波信号的发射；超声波接收器，用于接收作为所述发射的结果而产生的包括回波信号以及混响信号的超声波信号；衰减电路，通过开关与所述超声波接收器连接，所述衰减电路用于衰减所述接收到的超声波信号；以及微控制器单元，用于控制所述开关仅在所述超声波信号发射后的预定时间段内将所述超声波接收器与所述衰减电路电性连接。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波发射器为所述超声波接收器。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定时间段与所述超声波感测系统的盲区时间段相对应。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少部分地根据预先测量的回波信号或混响信号的幅度选择所述衰减电路。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括升压器，用于增加与所述超声波信号发射相关的能量级。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括增益可调放大器，用于放大所述回波信号。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述微控制器单元还用于至少部分地根据对应测量距离的计时器的值改变所述增益可调放大器的增益。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述微控制器单元还用于至少部分地根据预先测量的数据改变所述增益可调放大器根据的增益。9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述微控制器单元还用于在所述预定时间段过后，控制所述开关将所述超声波接收器与所述增益可调放大器电性连接而不将所述衰减电路与所述增益调节电路电性连接。10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括与所述增益可调放大器连接的比较器，用于比较所述增益可调放大器的输出值与预定的阈值。11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述比较器与所述微控制器单元集成在一起。12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括模数转换器，所述模数转换器与所述增益可调放大器连接并用于将所述增益可调放大器的输出值转换为数字值。13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述比较器以及所述模数转换器一起配合用于判断接收到的超声波信号的峰值的出现。14.一种用于超声波感测的方法，包括步骤：在停止发射超声波信号后，侦测信号，所述侦测的信号可为回波信号或混响信号；判断所述超声波信号的侦测是否发生于所述超声波信号发射停止后的预定时间段内；所述信号的侦测发生在所述预定时间段内时，衰减所述侦测到的信号，以充分降低由超声波信号发射的混响引起的干扰；以及所述信号的侦测发生在所述预定时间段后时，在不对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周万程，黄黎明，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44