[发明专利]一种多通道超声波传感器系统快速检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，具体涉及了一种多通道超声波传感器检测方法。

背景技术

超声波检测技术在工业领域、生物医疗领域被广泛应用，如汽车主动安全、工业机器人、医药流体检测等行业。常用超声波检测方法包括三个步骤：首先超声波发射传感器向空气中发射一串频率固定超声波；然后，超声波波束撞击到被检体后反射到超声波回波传感器；最后，回波传感器收到回波后，交给回波处理电路进行回波处理。

国内外涉及超声波检测技术公开文献大多以功能模块框图的形式简单的提及多通道超声波检测技术；实用型专利中以硬件电路形式讲述了多通道超声波检测发射电路及接收电路。而没有对多通道超声波检测的具体实现做详细描述。

专利申请号为200980145051.0的日本株式会社日立医疗器械专利申请文件所述，由超声波探头对被检体发送超声波波束，并且接收来自所述被检体的反射回声信号，由波束形成部提供使该超声波探头发送所述超声波波束的驱动信号，由数据变换部对将所述反射回声信号进行数字化而得到的回声数据实施多个信号处理。该发明的超声波收发部生成了多个合成波束数据集，生成与被检体有关的超声波图像数据。说明书中虽然讲述了超声波检测部分的图像数据生成功能，但没有详细分解多路超声波检测传感器的控制。

专利号为CN202518203U的实用新型专利，公开了从硬件原理出发，提出了一种基于汽车总线CAN控制多路超声波倒车雷达，多通道超声波传感器依靠超声波发送单元驱动超声波传感器，放大单元处理超声波回波信号，选通单元完成多通道选择。但没有提出多通道超声波倒车雷达软件处理机制的详细控制过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，鉴于现有技术对多通道超声波传感检测中只是提出了多通道快速实现检测设想，对多路超声波检测传感器缺乏必要的控制处理，本发明提出一种多通道超声波传感器系统快速检测方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，一种多通道超声波传感器系统快速检测方法，包括：多通道超声波并行发射、多通道回波轮询中断及数据融合处理三个阶段，其中，多通道超声波并行发射为：微处理器控制多路超声波通道在多通道超声波发射时间T1内并行发射一系列频率固定的超声波信号，并开启回波中断处理；多通道回波轮询中断包括：微处理器在剩余的T-T1时间内，按照T2时间间隔进行回波通道轮询，当多通道回波接收单元接收到一个回波信号，记录此时的回波通道信息及所有通道的回波时间；数据融合处理包括：微处理器在T时间点后，根据公式S_R[n]＝(T_R[n]·v)/2计算通道n的检测距离，获得所有通道的检测距离，完成多通道超声波检测，其中，T_R[n]为第n通道回波时间，v为超声波传输速度。

若在所有通道花费最大执行时间T内，某一个通道没有收到回波信号，则微处理器设置该通道的超声波检测距离为最大值。在并行发射前确定所有通道花费的最大执行时间T，时间T由单通道的最大检测量程S决定，发射时间T1由单通道超声波传感器余震时间T4及超声波发射频率fc确定，满足：1/fc≤T1<T4,1/fc≤T2<T1。

本发明还提出一种多通道超声波传感器系统快速检测系统，包括：多通道超声波发射单元、多通道超声波发射传感器、多通道回波接收单元、微处理器、数据存储显示单元，多通道超声波发射单元包含由微处理器直接控制的N通道相互独立的超声波激励电路，多通道超声波发射单元在多通道超声波发射时间T1内并行发射一系列频率固定的方波信号，该方波信号激励多通道超声波发射传感器发射对应的超声波信号，并开启回波中断处理；微处理器在T-T1时间内以时间T2为周期循环选择回波通道，当多通道回波接收单元接收到一个回波信号，记录此时的回波通道信息及及所有通道的回波时间；微处理器在T时间点后，根据公式S_R[n]＝(T_R[n]·v)/2计算通道n的检测距离，获得所有通道的检测距离，完成多通道超声波检测，数据存储显示单元负责对微处理器检测的多个通道超声波距离进行存储和显示，其中，T_R[n]为第n通道回波时间，v为超声波传输速度。

本发明运用处理器分时中断处理方式，进行轮询接收超声波回波信号，有效的缩短了多通道超声波回波的检测时间。总时间从传统轮询机制的N*T秒缩短为T秒，全部耗时缩短至传统方式的1/N倍（N为超声波通道数），增加了系统的实时性。