[实用新型]超声波测距传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体涉及一种超声波测距传感器。 

背景技术

近几年，超声波传感器技术已经广泛应用于工业自动化测距、纠偏、测流量、测风速等。由于传统的超声波测距传感器在恶劣的工作环境下精度低，稳定性及可靠性差，无法应用于高要求的自控领域。目前国外专用的超声波测距芯片可以在恶劣的环境情况下工作，精度高，稳定性及可靠性高，但难以采购且成本过高，不易实现。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中传统的超声波测距传感器在恶劣的工作环境下精度低，稳定性及可靠性差，无法应用于高要求的自控领域。目前国外专用的超声波测距芯片可以在恶劣的环境情况下工作，精度高，稳定性及可靠性高，但难以采购且成本过高，不易实现的问题。 

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是： 

一种超声波测距传感器包括CPU模块、信号处理模块和收发一体超声波换能器，所述CPU模块包括CPU和第二电源电路，所述第二电源电路与CPU模块中各电路相连接，其特征在于：所述CPU模块还包括施密特触发电路、回波信号输出驱动电路、超声波发射驱动电路和自动增益控制驱动电路，外部测距系统主机的触发信号输出端与CPU模块的施密特触发电路的触发信号输入端相连接，所述施密特触发电路的输出端与CPU的第一外部中断端口相连接，CPU的回波信号输出端通过回波信号输出驱动电路与外部测距系统主机的回波信号输入端相连接，CPU的增益控制信号输出端通过自动增益控制驱动电路与设置在信号处理模块内的自动增益控制电路相连接，CPU的超声波发射驱动信号输出端通过超声波发射驱动电路与设置在信号处理模块内的换能器升压驱动电路相连接。

前述的超声波测距传感器，其特征在于：所述信号处理模块还包括阻抗匹配及前置放大电路、二级带通滤波放大电路、有源全波整流滤波电路和波形整形比较器电路，所述收发一体超声波换能器的接线端分别与阻抗匹配及前置放大电路的输入端及换能器升压驱动电路的输出端相连接，阻抗匹配及前置放大电路的输出端通过所述自动增益控制电路与二级带通滤波放大电路的输入端相连接，二级带通滤波放大电路的输出端与有源全波整流滤波电路的输入端相连接，有源全波整流滤波电路的输出端与波形整形比较器电路的输入端相连接，波形整形比较器电路的输出端与所述CPU的第二外部中断端口相连接。 

前述的超声波测距传感器，其特征在于：所述信号处理模块还设有射极跟随型中点电压驱动电路，所述射极跟随型中点电压驱动电路分别与阻抗匹配及前置放大电路、二级带通滤波放大电路和有源全波整流滤波电路中的运算放大器的同相输入端相连接。 

前述的超声波测距传感器，其特征在于：所述设置在信号处理模块内的自动增益控制电路，位于所述阻抗匹配及前置放大电路和二级带通滤波放大电路之间。 

前述的超声波测距传感器，其特征在于：所述设置在信号处理模块内的波形整形比较器电路设有比较器，所述比较器的触发基准电压端与二极管的正极相连接，所述二极管的负极与所述射极跟随型中点电压驱动电路的输出端相连接。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型仍然采用通用器件，通过自主设计的信号处理模块对超声波测距信号进行放大、补偿、滤波、整形等一系列的处理后，在不使用价格高的专用的超声波测距芯片的情况下，可使超声波探测精度达到毫米级、探测距离增大，还通过电路设计提高了产品的稳定性和可靠性，具有良好的应用前景。 

附图说明

图1是本实用新型的超声波测距传感器的系统框图。 

图2是本实用新型的超声波测距传感器的软件设计流程图。 

图3是本实用新型的超声波测距传感器与外部测距系统主机的接口图。 

图4是本实用新型的外部测距系统主机分析得到的信号时序图。 

图5是本实用新型的信号处理模块的电路原理图。 

图6是本实用新型的CPU模块的电路原理图。 

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。