一种超声波传感器及侦测方法技术

本发明专利技术公开了一种超声波传感器及侦测方法，在单个调制信号的侦测周期内，传感器以均匀、相近的时间间隔依次产生n个不同的调制信号，n个不同的调制信号轮流驱动传声器工作，来产生不同时间间隔和/或不同工作频率的超声波；相同时间间隔和相同工作频率的发射超声波、接收物体的反射波，配对后生成回波信号；在单个调制信号的侦测周期内，传感器以均匀、相近的时间间隔，发射n次超声波、接收n次反射波，完成n次侦测，以提高超声波传感器的侦测反应速度。本发明专利技术在没有增加传声器数量的同时，提高了超声波传感器的侦测反应速度，具有成本低，性能高，便利运用于汽车、无人机、无人车、机器人、家电、安防等各类交通工具及电子电器设备设施上。备设施上。备设施上。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波传感器及侦测方法


[0001]本专利技术涉及超声波探测领域，尤其是一种超声波传感器及侦测方法。

技术介绍

[0002]超声波传感器广泛运用于汽车、无人机、无人车、机器人等各类交通工具及电子电器设备设施上。
[0003]目前，传统的超声波传感器通常为单传声器传感器，且为单周期单调制信号侦测方式，图1为单传声器传感器结构示意图，图2为传统单传声器传感器单周期单调制信号侦测时序示意图，可知，在单侦测周期Tf内传声器发射只有调制信号S1
‑
10a1，对某一距离处物体的侦测，通常也只有一个回波信号E1
‑
10a1。
[0004]在空气中因为超声波受传播速度的限制(声速v，通常为340米/秒)，如果传感器的侦测量程Lf较大，则侦测周期Tf较大(Tf＝2*Lf/v)，在很多运用场合难以满足快速反应(刷新)的需要。
[0005]为了提高超声波传感器的侦测反应速度，本专利技术人在已申请专利技术CN105549022A中提出一解决方案：单个传感器集成多个不同频率规格传声器(也称换能器)、按一定的时序工作，在单个传声器侦测周期Tf内形成n次发射及接收，以提高传感器的侦测反应速度，但CN105549022A方案，传感器必须具备两个或两个以上的传声器。其具有两个传声器时，侦测反应速度提高至传统单传声器传感器反应速度的两倍，具有三个传声器时，侦测反应速度提高至传统单传声器传感器反应速度的三倍，具有n个传声器时，侦测反应速度提高至传统单传声器传感器反应速度的n倍；但该方案在传声器数量增加、成本增加的同时，侦测反应速度提高倍数有限，且综合性能提升不高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种经过改进的超声波传感器，以及运用该超声波传感器的侦测方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术一种超声波传感器，包括收发一体化传声器，在单个调制信号的侦测周期内，传感器以均匀、相近的时间间隔依次产生n个不同的调制信号，n≥2，n个不同的调制信号轮流驱动传声器工作，来产生不同时间间隔和/或不同工作频率的超声波；
[0008]相同时间间隔和相同工作频率的发射超声波、接收物体的反射波，配对后生成回波信号；
[0009]在单个调制信号的侦测周期内，传感器以均匀、相近的时间间隔，发射n次超声波、接收n次反射波，完成n次侦测，以提高超声波传感器的侦测反应速度。
[0010]进一步，通过设置不同时间间隔、不同工作频率的发射超声波，使得其产生不同时间间隔、不同工作频率的反射波，时间间隔参数相同、工作频率相同的发射超声波和反射波，配对后，确认为有效的所述回波信号。
[0011]进一步，所述传感器侦测量程为Lf，n个不同的调制信号包括：调制信号1、调制信号2、
……
调制信号n，单个调制信号的侦测周期均为Tf，在侦测周期Tf内，各个调制信号依次进行发射：
[0012]其中，调制信号2与调制信号1开始发射时间间隔为Tj1；调制信号3与调制信号2开始发射时间间隔为Tj2；之后的调制信号以此类推；下一周期的调制信号1与本周期的调制信号n开始发射时间间隔为Tjn。
[0013]进一步，Tj1+Tj2+
……
+Tjn＝Tf，Tj1≈Tj2≈
……
≈Tjn≈Tf/n；在单个调制信号侦测周期Tf内形成n次发射信号、回波信号，以提高超声波传感器的侦测反应速度至单调制信号侦测方式时的n倍。
[0014]进一步，当所述传感器判断回波信号与一个即将发射的调制信号靠近或重叠时，传感器对时间间隔Tj1、时间间隔Tj2、
……
时间间隔Tjn进行调整，以避免或减小发射的调制信号与接收的回波信号之间的相互干扰。
[0015]进一步，经过调整后，当所述传感器判断物体的回波信号与调制信号分离时，传感器恢复各调制信号的开始发射时间间隔至原定的开始发射时间间隔，以恢复各调制信号开始发射时间间隔及各回波信号接收时间间隔的均匀性。
[0016]进一步，所述传感器根据侦测量程Lf的大小，调整调制信号的个数n，当侦测量程Lf较大时，n设置较大，当侦测量程Lf较小时，n设置较小。
[0017]进一步，所述传感器所产生的调制信号1、调制信号2、
……
调制信号n，可以为固定频率信号或啁啾信号或FSK信号或MSK信号，通过不同的信号类型来区分相应的回波信号。
[0018]进一步，若干个所述传感器的调制信号的类型、发射顺序、开始发射时间间隔均为动态调整。
[0019]一种超声波传感器侦测方法；包括以下步骤：
[0020]1)传感器侦测量程为Lf，n个不同的调制信号包括：调制信号1、调制信号2、
……
调制信号n，单个调制信号的侦测周期均为Tf，Tf＝2*Lf/v，v为声速；
[0021]2)调制信号2与调制信号1开始发射时间间隔为Tj1；
[0022]调制信号3与调制信号2开始发射时间间隔为Tj2；之后的调制信号以此类推；下一周期调制信号1与本周期调制信号n开始发射时间间隔为Tjn；
[0023]3)设置系统参数：Tj1+Tj2+
……
+Tjn＝Tf，Tj1≈Tj2≈
……
≈Tjn≈Tf/n，并且不同的调制信号设置为不同工作频率；
[0024]4)各调制信号依次进行发射，在单个调制信号侦测周期Tf内，形成n次发射信号、回波信号；
[0025]5)时间间隔参数相同、工作频率相同的发射信号、回波信号，配对后，确认为有效信号；
[0026]6)n个有效信号使得传感器的侦测周期缩减为Tf/n，以提高超声波传感器的侦测反应速度至单调制信号侦测方式时的n倍。
[0027]本专利技术超声波传感器及侦测方法，采用单传声器传感器，在没有增加传声器数量的同时，大大提高了超声波传感器的侦测反应速度，具有成本低，性能高，便利广泛运用于汽车、无人机、无人车、机器人、家电、安防等各类交通工具及电子电器设备设施上。
附图说明
[0028]图1：单传声器传感器结构示意图；
[0029]图2：传统单传声器传感器单周期单调制信号侦测时序示意图；
[0030]图3：本专利技术单传声器传感器单周期双调制信号侦测时序示意图；
[0031]图4：本专利技术传感器单周期双调制信号去干扰侦测时序示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波传感器，其特征在于，包括收发一体化传声器，在单个调制信号的侦测周期内，传感器以均匀、相近的时间间隔依次产生n个不同的调制信号，n≥2，n个不同的调制信号轮流驱动传声器工作，来产生不同时间间隔和/或不同工作频率的超声波；相同时间间隔和相同工作频率的发射超声波、接收物体的反射波，配对后生成回波信号；在单个调制信号的侦测周期内，传感器以均匀、相近的时间间隔，发射n次超声波、接收n次反射波，完成n次侦测，以提高超声波传感器的侦测反应速度。2.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，通过设置不同时间间隔、不同工作频率的发射超声波，使得其产生不同时间间隔、不同工作频率的反射波，时间间隔参数相同、工作频率相同的发射超声波和反射波，配对后，确认为有效的所述回波信号。3.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述传感器侦测量程为Lf，n个不同的调制信号包括：调制信号1、调制信号2、
……
调制信号n，单个调制信号的侦测周期均为Tf，在侦测周期Tf内，各个调制信号依次进行发射：其中，调制信号2与调制信号1开始发射时间间隔为Tj1；调制信号3与调制信号2开始发射时间间隔为Tj2；之后的调制信号以此类推；下一周期的调制信号1与本周期的调制信号n开始发射时间间隔为Tjn。4.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于，Tj1+Tj2+
……
+Tjn＝Tf，Tj1≈Tj2≈
……
≈Tjn≈Tf/n；在单个调制信号侦测周期Tf内形成n次发射信号、回波信号，以提高超声波传感器的侦测反应速度至单调制信号侦测方式时的n倍。5.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于，当所述传感器判断回波信号与一个即将发射的调制信号靠近或重叠时，传感器对时间间隔Tj1、时间间隔Tj2、
……
时间间隔Tjn进行调整，以避免或减小发射的调制信号与接收的回波信号之间的相互干扰。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武强，
申请(专利权)人：陈武强，
类型：发明
国别省市：