一种无盲区超声波测距方法技术

本发明专利技术公开了一种无盲区超声波测距方法，步骤为：1)收发一体超声波探头发送超声波信号。2)放大并采集盲区时间以外的两次反射回波信号。3)计算超声波完成反射的时间t。4)计算声速c。5)计算收发一体超声波探头和待检测目标之间的距离I。本发明专利技术采用互相关的原理计算超声波信号完成一次反射的时间，可以解决近距离测距盲区问题，实现收发一体探头无盲区测距。

【技术实现步骤摘要】
一种无盲区超声波测距方法
本专利技术涉及超声波测距领域，具体是一种无盲区超声波测距方法。
技术介绍
超声波测距方案中，当参考面与探头较近时会产生盲区，目前有两个主要因素导致盲区：在发射信号持续的时间内，如果较近的距离内有回波，回波信号与发射信号会同时作用在超声波探头上，产生发射信号与回波信号混合的信号。对发射信号与回波信号混合的信号进行包络检波处理，回波信号远小于发射信号，导致对信号中是否有回波信号的混入无法检测，因此测距存在盲区；当超声波发射器工作时，机械振动会通过电路板最先传到接收器，通过空气传播的超声波也会到达接收器，这些波称为串扰直通波(也称泄漏波)，当激励超声波发射器的电信号停止后，由于机械惯性的因素，超声波发射器振子依然会振动数个周期。在此期间，超声波接收器一直受到串扰直通波的影响，无法正确分辨超声波回波信号，只有串扰直通波的影响消失后，超声波接收器才能正确分辨超声波回波信号；因此测距存在盲区。目前减少盲区的办法：通过采样处理信号以获得第一采样数据，其中，该待处理信号包括该探头发射的超声波信号，依据该第一采样数据和存储的参考采样数据判断该超声波信号发生异变的时间，并根据该超声波信号发生异变的时间以及声速计算该探头与参考面之间的距离；但是对于近距离测量，由于采集到的信号中，回波信号远小于发射信号，导致无法检测到信号发生异变的时间，因此近距离测量依然存在盲区。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。本专利技术提供一种无盲区超声波测距方法，包括以下步骤：<br>1)在测距区域布置控制器和收发一体超声波探头。所述控制器集成有驱动电路模块、信号处理模块、时间计算模块、温度补偿模块和距离计算模块。2)所述驱动电路模块向收发一体超声波探头发送脉冲信号。3)所述收发一体超声波探头接收到脉冲信号后，向待检测目标发送超声波信号。4)所述信号处理模块包括信号采集模块和信号放大模块；所述信号放大模块对待检测目标多次反射回波信号进行动态增益，以减少信号衰减，并发送至信号采集模块；所述信号采集模块采集盲区时间以外待检测目标多次反射的回波信号，并将回波信号与发射信号相关以确定第n次与第n+1次回波信号，最后将第n次与第n+1次回波信号发送至时间计算模块(3)所述信号采集模块将放大后的第n次与第n+1次回波信号发送至时间计算模块。所述信号采集模块具有A/D转换器。所述信号采集模块接收到回波信号后，通过A/D转换器转换为离散回波信号，并发送至时间计算模块。所述信号放大模块为可变增益放大器。5)所述时间计算模块接收放大后的第n次与第n+1次回波信号，并根据第n次与第n+1次回波信号的时间间隔计算超声波完成反射的时间t＝t1-t2。所述时间计算模块将超声波完成反射的时间t发送至距离计算模块。计算超声波完成反射的时间t的步骤为：5.1)所述时间计算模块提取信号处理模块中第n次回波信号，并与发射信号进行互相关，得到互相关偏移值t1。5.2)所述时间计算模块提取信号处理模块中第n+1次回波信号，并与发射信号进行互相关，得到互相关偏移值t2。n为正整数。5.3)所述时间计算模块计算超声波完成反射的时间t＝t1-t2。6)所述温度补偿模块监测当前环境温度T，并计算声速c。所述温度补偿模块将声速c发送至距离计算模块。所述温度补偿模块包括用于监测当前环境温度T温度传感器和用于声速计算的声速计算模块。7)所述距离计算模块计算收发一体超声波探头和待检测目标之间的距离I＝ct/2。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术提出一种使用收发一体超声波探头无盲区测距方法，以解决收发一体的超声波探头的测距盲区问题。本专利技术的超声波探头采用的是收发一体的探头，相对分体式探头，结构更简单、更节约空间。本专利技术采用互相关的原理计算超声波信号完成一次反射的时间，可以解决近距离测距盲区问题，实现收发一体探头无盲区测距。附图说明图1为一种无盲区超声波测距方法流程图；图2为超声波探头装置布局图；图3为超声波信号波形图；图中，驱动电路模块1、信号处理模块2、时间计算模块3、温度补偿模块4和距离计算模块5。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：参见图1，一种无盲区超声波测距方法，包括以下步骤：1)在测距区域布置控制器和收发一体超声波探头。所述控制器集成有驱动电路模块1、信号处理模块2、时间计算模块3、温度补偿模块4和距离计算模块5。2)所述驱动电路模块1向收发一体超声波探头发送脉冲信号。3)所述收发一体超声波探头接收到脉冲信号后，向待检测目标发送超声波信号。4)所述信号处理模块包括信号采集模块和信号放大模块；所述信号放大模块对待检测目标多次反射回波信号进行动态增益，以减少信号衰减，并发送至信号采集模块；所述信号采集模块采集盲区时间以外待检测目标多次反射的回波信号，并将回波信号与发射信号相关以确定第n次与第n+1次回波信号，最后将第n次与第n+1次回波信号发送至时间计算模块(3)所述信号采集模块将放大后的第n次与第n+1次回波信号发送至时间计算模块。所述信号处理模块2放大模块为可变增益放大器。所述信号处理模块放大模块用以对对待检测目标多次反射回波信号进行动态增益以减少多次反射的信号衰减。所述信号处理模块2采集模块在盲区时间后启动A/D转换，获取回波信号，并且通过回波信号与发射信号的相关系数的大小来判断接收到的第n次与第n+1次回波信号；第n次与第n+1次回波信号之间的时间间隔记为t；所述信号处理模块2放大部分用以对盲区时间以外的多次反射回波信号进行动态增益以减少多次反射的信号衰减；所述信号处理模块2的信号采集模块在盲区时间以后启动A/D转换，获取第n次与第n+1次回波信号，并根据回波信号与发射信号的相关系数判断是否正确接收到第n次与第n+1次回波信号；所述信号处理模块2的信号采集模块将盲区时间以外的第n次与第n+1次回波信号送到时间计算模块3；所述时间计算模块3将盲区时间以外的第n次与第n+1次回波信号与发射信号做相关得到两次回波信号之间的时间差即超声波信号完成一次反射时间t。5)所述时间计算模块3接收放大后的第n次与第n+1次回波信号，并根据第n次与第n+1次回波信号的时间间隔计算超声波完成反射的时间t＝t1-t2。所述时间计算模块3将超声波完成反射的时间t发送至距离计算模块5。计算超声波完成反射的时间t的步骤为：5.1)所述时间计算模块3提取信号处理模块2中第n次回波信号，并与发射信号进行互相关，得到互相关偏移值t1。5.2)所述时间计算模块3提取信号处理模块2中第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无盲区超声波测距方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)在测距区域布置所述控制器和收发一体超声波探头；所述控制器集成有驱动电路模块(1)、信号处理模块(2)、时间计算模块(3)、温度补偿模块(4)和距离计算模块(5)。/n2)所述驱动电路模块(1)向收发一体超声波探头发送脉冲信号；/n3)所述收发一体超声波探头接收到脉冲信号后，向待检测目标发送超声波信号；/n4)所述信号处理模块(2)包括信号采集模块和信号放大模块；所述信号放大模块对待检测目标多次反射回波信号进行动态增益，以减少信号衰减，并发送至信号采集模块；/n所述信号采集模块采集盲区时间以外待检测目标多次反射的回波信号，并将回波信号与发射信号相关以确定第n次与第n+1次回波信号，最后将第n次与第n+1次回波信号发送至时间计算模块(3)/n5)所述时间计算模块(3)接收放大后的第n次与第n+1次回波信号，并根据第n次与第n+1次回波信号的时间间隔计算超声波完成反射的时间t＝t

【技术特征摘要】
1.一种无盲区超声波测距方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在测距区域布置所述控制器和收发一体超声波探头；所述控制器集成有驱动电路模块(1)、信号处理模块(2)、时间计算模块(3)、温度补偿模块(4)和距离计算模块(5)。
2)所述驱动电路模块(1)向收发一体超声波探头发送脉冲信号；
3)所述收发一体超声波探头接收到脉冲信号后，向待检测目标发送超声波信号；
4)所述信号处理模块(2)包括信号采集模块和信号放大模块；所述信号放大模块对待检测目标多次反射回波信号进行动态增益，以减少信号衰减，并发送至信号采集模块；
所述信号采集模块采集盲区时间以外待检测目标多次反射的回波信号，并将回波信号与发射信号相关以确定第n次与第n+1次回波信号，最后将第n次与第n+1次回波信号发送至时间计算模块(3)
5)所述时间计算模块(3)接收放大后的第n次与第n+1次回波信号，并根据第n次与第n+1次回波信号的时间间隔计算超声波完成反射的时间t＝t1-t2；所述时间计算模块(3)将超声波完成反射的时间t发送至距离计算模块(5)；
6)所述温度补偿模块(4)监测当前环境温度T，并计算声速c；所述温度补偿模块(4)将声速c发送至距离计算模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：章鹏，王颖，邵斌，雷小华，刘显明，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50