[发明专利]一种超远距离超声波测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种超远距离的超声波测量仪(Ultrasonic Meter for Incredeble Distances)，特别是一种应用在汽车车身的超声波测距装置。

背景技术

超声波是由机械振动产生的可在不同介质中以不同的速度传播。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高；而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。

超声波测距的方法有多种，如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；声波幅值检测法易受反射波的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有超声测距装置的缺陷，而提供一种新的超远距离的超声波测量仪，其采用超声波渡越时间检测法，通过检测从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，即渡越时间，根据渡越时间与气体中的声速，确定声波传输的距离。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种超远距离超声波测量仪，其由超声波发射模块、超声波接收模块、单片机以及档位控制电路模块组成，其中所述的超声波发射模块、超声波接收模块以及档位控制电路模块均与单片机相连，超声波接收模块还与档位控制电路模块相连，超声波发射模块接收单片机传递的所要发射的超声波持续时间的信息，超声波接收模块向单片机输送信息，档位控制电路模块接收单片机传递的信号，并将该信号经过处理后发送回单片机及超声接收模块。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的一种超远距离超声波测量仪，其中所述的超声波发射模块包括：方波发射子模块、发射放大子模块、超声波发射子模块，其中：方波发射子模块与发射放大子模块相连并传输方波信号，发射放大子模块与超声波发射子模块相连并传输经放大的方波信号。

前述的一种超远距离超声波测量仪，其中所述的超声波接收模块包括：超声波接收子模块、接收放大子模块、检波子模块，其中：超声波接收子模块与接收放大子模块相连并传输接收到的超声波信号，接收放大子模块与检波子模块相连并传输放大的超声波信号。

前述的一种超远距离超声波测量仪，其中所述的档位控制电路模块包括：距离检测电路子模块和档位控制子模块，其中：所述单片机与距离检测电路子模块相连并传输脉冲信号，距离检测电路子模块与档位控制子模块相连并传输输出高电平信号，档位控制子模块与单片机相连并传输档位信息，同时档位控制子模块还与接收放大子模块相连并传输档位信息，单片机根据接收的档位信息向方波发射子模块传输所要发射的方波信号的持续时间，接收放大子模块根据接收的档位信息确定回波信号的放大倍数。

前述的一种超远距离超声波测量仪，其中所述的单片机在方波发射子模块发送方波脉冲信号200us后发送脉冲给距离检测电路。

前述的一种超远距离超声波测量仪，其中所述的距离检测电路保持高电平的时间不超过70ms，距离检测电路保持高电平的不同时间长度对应档位控制子模块的不同档位。

前述的一种超远距离超声波测量仪，其特征在于，其中所述的档位控制子模块共有15个档位，不同档位对应不同的方波信号持续时间，方波信号发送的信号时间随着档位变化逐渐增加。

常规的超声波测距仪测试距离一般在5米左右，极少数能达到10米，用于汽车的超声波雷达也只有2米的测量范围。本发明采用了由超声波发射接收模块、单片机、档位控制电路模块组合所构成分级超声波测距系统，将测量距离提高到18m～20m，不但克服现有技术中超声波测距距离短的缺陷，而且测量精度可以达到0.1m，同时结构简单，测距效率高，不受环境温度和振动的影响。

附图说明

图1为本发明实施例一种超远距离的超声波测量仪组成示意图。