[发明专利]一种超声波传感器及侦测方法

权利要求书

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.如权利要求5所述的超声波传感器，其特征在于，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。

7.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于，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。

8.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于，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。

9.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，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。

10.一种超声波传感器侦测方法；其特征在于，该侦测方法包括以下步骤：

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；

2)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；下一周期调制信号1与本周期调制信号n开始发射时间间隔为Tjn；

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；

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；

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；

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。