[发明专利]一种超声波测距方法

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，特别涉及一种超声波测距方法。

背景技术

目前超声波测距已得到了广泛的应用，传统的超声波测距方法均为反射式测量方法，即超声发射器与接收器处于同一模块，超声发射器发出一束超声波，该超声波经被测物体反射后由超声接收器接收，通过测量超声传播的时间即可解算出被测距离。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

由于被测物体表面平整度无法确定，导致被测距离本身存在一定的误差；超声波指向性差，无法确定接收到的回波是否为指定被测物体的反射波；同体接收式测距方式接收器易收发射器谐振干扰，形成一个测量盲区。

发明内容

本发明提供了一种超声波测距方法，本发明实现了异体接收式超声测距，降低了测量误差，避免测量盲区，详见下文描述：

一种超声波测距方法，所述方法包括以下步骤：

(1)超声波发射器与脉冲激光器处于发射端，所述发射端接收到测量命令后，所述脉冲激光器触发一束脉冲激光，同时所述超声波发射器触发超声波，将触发的超声波与外部时钟源进行锁相；

(2)超声波接收器与光电二极管处于接收端，所述光电二极管接收到脉冲激光后，启动计时器，所述超声波接收器获取接收的超声波后，所述计时器停止，获取渡越时间t；

(3)所述渡越时间t乘以根据环境温度修正后的声速v获取被测距离粗测值d″＝vt；

(4)所述接收的超声波与所述外部时钟源提供的所述触发的超声波进行比相，获取相位差则精测部分为其中λ为超声波的波长，且λ＝v/f，f为超声波的频率；

(5)获取实测距离其中，N＝[vt/λ]，[]表示对vt/λ的商取整。

所述外部时钟源具体为：铷原子钟。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种超声波测距方法，本发明将超声波发射器和超声波接收器进行异体设计，超声波接收器位于被测物体上，使得接收器不易受发射器干扰，测量盲区大大减小，且被测距离就是超声发射器与接收器之间的距离，提高了超声测距的指向性。在传统的渡越时间法基础上，通过相位比较法提高了测量精度，将测距精度提高到一个超声波长以内，本方法尤其适用于单站式空间定位测量系统中的距离测量。

附图说明

图1为本发明提供的一种超声波测距方法的流程图；

图2为本发明提供的异体接收式超声测距模型的示意图。

附图中所列部件列表如下所示：

1：发射端；         2：接收端；

11：超声波发射器；  12：脉冲激光器；

21：超声波接收器；  22：光电二极管；

3：外部时钟源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了实现异体接收式超声测距，降低测量误差，避免测量盲区，参见图1和图2，本发明实施例提供了一种超声波测距方法，该方法包括以下步骤：

异体接收是指超声波接收器21不在超声波发射器11上，而位于被测物体上，这样分离式的设计使得超声波接收器21不易受超声波发射器11干扰，测量盲区大大减小，且被测距离就是超声波发射器11与超声波接收器21之间的距离，提高了超声测距的指向性。

在传统的渡越时间法基础上，可通过相位比较法提高测量精度，即将接收到的超声波与触发的超声波进行相位比较，由于超声波传播时，超声波的相位会随时间产生变化，故可以通过测量触发的超声波与接收到的超声波间的相位差将测距精度提高到一个超声波长以内。

101：超声波发射器11与脉冲激光器12处于发射端1，发射端1接收到测量命令后，脉冲激光器12触发一束脉冲激光，同时超声波发射器11触发超声波，将触发的超声波与外部时钟源3进行锁相；

其中，测量命令通常由上位机或其他终端设备发出，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

通过对触发的超声波与外部时钟源3进行锁相处理，使得外部时钟源3与触发的超声波严格同相。

102：超声波接收器21与光电二极管22处于接收端2，光电二极管22接收到脉冲激光后，启动计时器，超声波接收器21获取接收的超声波后，计时器停止，获取渡越时间t；