[发明专利]压电式超声波测距系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种超声波测距系统，特别涉及到一种压电式超声波测距系统。

背景技术

超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，在相同的传播媒体里(大气条件)传播速度相同，因而，通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可测量距离，即利用超声波测量距离。如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。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。通常，采用压电式超声波发生器作为超声波测距系统的超声波发生器。所述压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的，其内部结构包括两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时，所述压电式超声波发生器即成为超声波接收器。显然，压电式超声波发生器的工作频率、波长、驱动电路、放大整理电路和测距仪的结构布局等因素，直接影响着超声波测距系统的测量性能。

发明内容

为优化压电式超声波测距系统的各项参数，提高压电式超声波测距系统的测试性能，本发明提出一种压电式超声波测距系统。本发明压电式超声波测距系统，包括：超声波发射系统和超声波接收系统，其中，采用单片机STC12C5202AD产生超声波方波信号；采用六反相器CD4069作为发射系统的前置驱动和整理电路；采用日本索尼公司生产的集成电路CX20106A作为接收系统的信号的放大、限幅、带通滤波、峰值检波和波形整形电路；采用软件分别控制超声波发射器的开启时间和超声波接收器的开启时间；超声波频率为40kHz,波长为34000/40000=0.85cm；超声波发生器和接收器的间隔距离在5cm以上，且平行于电路板放置。

进一步的，本发明压电式超声波测距系统采用六反相器CD4069作为发射系统的前置驱动和整理电路，包括，单片机STC12C5202AD的P1.0接口连接六反相器U3A的输入端，U3A的输出端连接六反相器U3B的输入端和六反相器U3E及U3F的并联输入端，U3B的输出端连接六反相器U3C及U3D的并联输入端；六反相器U3E及U3F的并联输出端通过电容C1连接压电式超声波发生器的一只脚，六反相器U3C及U3D的并联输出端通过电容C2连接压电式超声波发生器的另一只脚；并且，当使用防水超声波发生器时，采用中周变压器，将电压提升到110V至150V后再连接超声波发生器。

进一步的，本发明压电式超声波测距系统采用日本索尼公司生产的集成电路CX20106A作为接收系统的信号的放大、限幅、带通滤波、峰值检波和波形整形电路，包括，采用集成电路CX20106A引脚5的外接电阻R5调节带通滤波器的中心频率，采用集成电路CX20106A引脚2连接的RC电路调节放大倍数及增益。

进一步的，本发明压电式超声波测距系统采用集成电路CX20106A引脚5的外接电阻R5调节带通滤波器的中心频率，包括，当CX20106A引脚5的外接电阻R5取值为200k至220k时，引脚6的电容C3取值为330p，引脚3的电解电容C2取值为3.3μf。

进一步的，本发明压电式超声波测距系统采用集成电路CX20106A引脚2连接的RC电路调节放大倍数及增益，包括，当RC电路中的电阻R1取值为4.7Ω、电源电压Vcc取值为5V时，RC电路中的电容C1取值为1UF，探测距离为0.3m至3m之间。

本发明压电式超声波测距系统的有益技术效果是提高了压电式超声波测距系统的灵敏度和抗干扰能力，并且，体积小，易于集成化。

附图说明

附图1是本发明压电式超声波测距系统的超声波发射系统电路图；

附图2是本发明压电式超声波测距系统的超声波接收系统电路图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明压电式超声波测距系统作进一步的说明。

具体实施方式