一种声波定位装置制造方法及图纸

一种声波定位装置，包括时间测定以及数据处理模块以及3组成固定排列的声波接收传感器和声波接收电路以及1组声波发射传感器和声波发射电路，或者包含3组声波发射传感器以和声波发射电路及1组声波接收传感器和声波发射电路，所述声波接收电路包括放大电路，还包括移相电路以及电信号转直流电平电路，移相前的电信号和经移相电路改变相位的电信号经过分别经过2路电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，2路信号合并后输出测定时间，分别测定3组测距值，从而实现定位。本发明专利技术的技术效果在于，通过采用移相电路以及周期变化的电信号转直流电平电路的组合，就能将输入的正弦或余弦或近似电信号转换成直流信号电平，实现高精度时间测定。

【技术实现步骤摘要】
一种声波定位装置
本专利技术涉及一种声波定位装置。
技术介绍
利用3点定位原理通过3次测距实现定位，测距使用声波渡越时间法，存在的问题是声波被传感器接收后得到正弦或余弦波电信号，经放大和比较电路仅能得不连续的信号电平，信号电平间断处的长短决定了渡越时间测定的精度，进而影响到测距精度。而且声速测定通常采用包括温度、气压等参数的公式计算，存在一定的误差，进一步降低了测距和定位的精度。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高精度声波定位装置解决现有技术中声声波定位精度低的技术问题。一种声波定位装置，包括时间测定以及数据处理模块、声波发射电路、声波发射传感器、声波接收传感器以及声波接收电路，其特征在于,包含3个成固定排列的声波接收传感器和声波接收电路以及1个声波发射传感器和声波发射电路，或者包含3个成固定排列的声波发射传感器以和声波发射电路及1个声波接收传感器和声波发射电路，所述声波接收电路包括放大电路，还包括移相电路以及电信号转直流电平电路，移相前的电信号经过第一电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，经移相电路改变相位的电信号经过第二电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，2路间断直流电平合并后输出到时间测定以及数据处理模块或者分别输出到时间测定以及数据处理模块，时间测定以及数据处理模块测定声波从发射到接收到信号的时间，实现测距，分别测定3组测距值，从而实现定位。还包括一种声速测定装置，其特征在于,包括时间测定以及数据处理模块、声波发射电路、声波发射传感器、声波接收传感器以及声波接收电路，声波接收传感器将接收到的声波转换为正弦或余弦电信号，声波发射传感器和声波接收传感器之间的距离是固定值，所述声波接收电路包括放大电路、移相电路以及电信号转直流电平电路，移相前的电信号经过第一电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，经移相电路改变相位电信号经过第二电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，2路间断直流电平合并后输出到时间测定以及数据处理模块或者分别输出到时间测定以及数据处理模块，时间测定以及数据处理模块测定声波从发射到接收到信号的时间，从而得到实现声速的测定。公知的2路信号合并采用逻辑“或”或者“或非”运算，对于以高电平为检测到信号电平的还可以进行“加法”运算，对于以低电平为检测到信号电平的还可以进行“减法”运算。这样，移相前和移相后的波形具有互补性，实现的效果是：只要接收到信号，2路周期变化的电信号转直流电平电路必然有一个能接收到信号电平。电信号转直流电平电路输出的间断的直流信号电平，由于采用元件性能以及信号强度的不同，周期变化的电信号转直流电平电路结果可能以方波或梯形波或者二者的近似波形输出。公知的2路信号合并采用逻辑“或”或者“或非”运算，对于以高电平为检测到信号电平的还可以进行“加法”运算，对于以低电平为检测到信号电平的还可以进行“减法”运算。公知的，最所述声波选择40kHZ超声波时，抗干扰能力和空气中衰减速度等指标的综合性能最佳。所述移相电路的移相角为π/4-3π/4之间。这样，接收电路信号经过过微分电路或积分电路后与原信号产生π/4-3π/4的相位差，所述移相电路的移相角为π/2或3π/2。这样，接收电路信号经过过微分电路或积分电路后与原信号产生π/2相位差，原先的信号最弱的区域就是现在的波峰，再与原先信号叠加解决了渡越时间法测距因为信号最弱的区域电路无法检测而造成的测距精度无法提高的问题。所述移相电路为微分电路或积分电路。所述第一电信号转直流电平电路或者第二电信号转直流电平电路包括一种正半周信号的转换电路和一种负半周信号的转换电路。这样，正负半周信号分别转换后叠加。所述正半周信号的转换电路是输入信号接同相端的电压比较器，所述负半周信号的转换电路是输入信号接反相端的电压比较器。所述电压比较器是单限比较器、滞回比较器或窗口比较器中的一种。所述正半周信号的转换电路是输入信号接同相施密特触发器，所述负半周信号的转换电路是输入信号接反相施密特触发器。所述第一电信号转直流电平电路或第二电信号转直流电平电路是一种双电源电路，所述第一电信号转直流电平电路或第二电信号转直流电平电路包括全波整流电路，所述信号经过全波整流后，经过比较电路或者施密特触发器输出。所述全波整流电路是一种精密全波整流电路。这样，经过过全波整流电路正负半周的信号在比较电路前叠加。正弦或余弦或近似电信号经过放大电路放大，电路放大电路是下列电路中的一种：一级或多级放大器电路、AGC自动控制增益电路或者放大器电路与AGC自动控制增益电路的组合。所述放大电路是一种单电源电路，所述正弦或余弦或近似电信号以电源电压的1/2为中心变化；或者所述放大电路所述是一种双电源电路，所述正弦或余弦或近似电信号以零电位为中心变化。所述信号经放大电路放大后，经过滤波器电路。所述滤波器是一种带通滤波器。所述时间测定以及数据处理模块是包含定时器（TIMER）的单片机（MCU）、现场可编程门阵列（FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)中。公知的，所述定时器工作于输入捕获方式，发射声波时开始计时，收到声波时捕获信号的上升沿或下降结束计时，从而得到声波从发射到接收的时间。还设置其他1个或若干个移相电路和对应的电信号转直流电平电路，每个移动相电路移相角不同，移相电路改变相位的电信号经过对应的电信号转直流电平电路后输出间断的直流信号电平输出，所有直流信号电平输出合并后输出到时间测定以及数据处理模块或者分别输出到时间测定以及数据处理模块。这样，对应一个信号周期包含若干个穿越或接近零信号区域的周期变化的电信号，配置移相角不同的移相电路，也能将其转变为直流电平信号；或者对于只能将正半周或负半周电信号转直流电平的电信号转直流电平电路，分别配置移相90度，180度，270度的移相电路也能将正弦或余弦电信号转换连续的直流信号电平。本专利技术的技术效果在于，通过采用移相电路以及周期变化的电信号转直流电平电路的组合，将移相前和移相后的周期变化电信号分别转换为间断的直流信号电平，将得到的所有信号电平通过“或”或其他运算电路合并输出或者分别输出，就能将输入的正弦或余弦或近似电信号转换成直流信号电平。将这种电路运用于使用渡越时间法声速测定，能获得极高的时间测量精度，从而能获得极高的测速精度。附图说明图1、图2、图3是超声波接收电路3种实施例的电路方框原理图。图4是超声波声速测定实施例的方框原理图。图5、图6是超声波定位实施例的方框原理图。图7是超声波发射电路的详细原理图。图8是超声波接收电路的详细原理图。图9是AGC自动控制增益电路的举例。具体实施方式下列实施例1、实施例2、实施例3是正弦或余弦信号转换为信号电平电路应用于超声波接收电路的实施例。实施例1如图1，对于超声波接收传感器接收到的正弦或余弦信号，先经过一级放大器模块和二级放大器模块放大，再经过带通滤波器模块滤波后，采用微分电路模块移相移相π/2，移相前和移相后信号分别输送到2组电信号转直流电平模块，每组电信号转直流电平模块包括1个同相滞回比较器模块和1个反相滞回比较器模块组成的，得到4组间断的信号电平输出。实施例2如图2，对于超声波接收传感器接收到的正弦或余弦信号，先经过一级放大器模块和二级放大器模块放大，再经过带通滤波器模块滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声波定位装置，包括时间测定以及数据处理模块、声波发射电路、声波发射传感器、声波接收传感器以及声波接收电路，其特征在于,包含3个成固定排列的声波接收传感器和声波接收电路以及1个声波发射传感器和声波发射电路，或者包含3个成固定排列的声波发射传感器以和声波发射电路及1个声波接收传感器和声波发射电路，所述声波接收电路包括放大电路，还包括移相电路以及电信号转直流电平电路，移相前的电信号经过第一电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，经移相电路改变相位的电信号经过第二电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，2路间断直流电平合并后输出到时间测定以及数据处理模块或者分别输出到时间测定以及数据处理模块，时间测定以及数据处理模块测定声波从发射到接收到信号的时间，实现测距，分别测定3组测距值，从而实现定位。

【技术特征摘要】
1.一种声波定位装置，包括时间测定以及数据处理模块、声波发射电路、声波发射传感器、声波接收传感器以及声波接收电路，其特征在于,包含3个成固定排列的声波接收传感器和声波接收电路以及1个声波发射传感器和声波发射电路，或者包含3个成固定排列的声波发射传感器以和声波发射电路及1个声波接收传感器和声波发射电路，所述声波接收电路包括放大电路，还包括移相电路以及电信号转直流电平电路，移相前的电信号经过第一电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，经移相电路改变相位的电信号经过第二电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，2路间断直流电平合并后输出到时间测定以及数据处理模块或者分别输出到时间测定以及数据处理模块，时间测定以及数据处理模块测定声波从发射到接收到信号的时间，实现测距，分别测定3组测距值，从而实现定位。2.根据权利要求1所述的一种声波定位装置，其特征在于，还包括一种声速测定装置，其特征在于,包括时间测定以及数据处理模块、声波发射电路、声波发射传感器、声波接收传感器以及声波接收电路，声波接收传感器将接收到的声波转换为正弦或余弦电信号，声波发射传感器和声波接收传感器之间的距离是固定值，所述声波接收电路包括放大电路、移相电路以及电信号转直流电平电路，移相前的电信号经过第一电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，经移相电路改变相位电信号经过第二电信号转直流电平电路输出间断的直流信号电平，2路间断直流电平合并后输出到时间测定以及数据处理模块或者分别输出到时间测定以及数据处理模块，时间测定以及数据处理模块测定声波从发射到接收到信号的时间，从而得到实现声速的测定。3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种声波定位装置，其特征在于，所述移相电路的移相角为π/4-3π/4之间。4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种声波定位装置，其特征在于，所述移相...

【专利技术属性】
技术研发人员：林项武，
申请(专利权)人：林项武，
类型：发明
国别省市：福建,35