[发明专利]一种超声波传感器检波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号检测方法，特别是一种倒车雷达超声波传感器将接收到的模拟信号转换为数字信号的超声波传感器检波方法。

背景技术

目前市场上广泛使用的倒车雷达，其传感器都是基于超声波原理实现的，其工作频率集中为40KHz/48KHz/58KHz/68KH，其基本工作原理为：传感器在接收到来自控制模块的启动指令后，由传感器内部的单片机输出一定数量的一定频率的单一脉冲方波，经过中频变压器（俗称中周）升压后驱动超声传感单元（探芯）工作，对外发射超声波。当超声波遇到障碍物后反射回来被传感器接收，被传感器接收后的信号称为回波信号，回波信号经过限幅滤波后再由放大电路对信号做放大处理。之后采用简单的三极管或者模拟比较器实现模数转换，其可控性少，稳定性不理想，精度无法掌控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种超声波传感器检波方法，以解决现有技术存在的上述可控性少、稳定性不理想、精度无法掌控的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种超声波传感器检波方法，该方法是被障碍物反射回来并经超声波探芯接收后的回波信号经限幅滤波、信号放大，再由超声波传感器内置的单片机利用其内部A/D模块，对输入到I/O口的回波信号进行采样识别，实现将模拟信号转换成数字信号；通过比较超声波收发信号的时间差，计算出障碍物距离。

本发明的进一步技术方案是：所述的将模拟信号转换成数字信号包括以下过程：

在超声波传感器通电后，没有驱动超声波探芯工作之前，由超声波传感器内置的单片机利用其内部的A/D模块对I/O口的电压进行采样，其电压值为中心电压；然后由单片机控制探芯驱动模块发射一定数量一定频率的双脉冲方波驱动超声波探芯工作，在设定采样时间T内实时读取I/O口的电压值，该电压值为瞬时电压； 将瞬时电压与中心电压作差，其差值的绝对值为比较电压，再设定一个切割电平，当比较电压大于切割电平时，采样信号有效，反之无效；通过连续采样连续判断，实现将模拟信号转换成数字信号。

本发明的再进一步技术方案是：该方法包括以下具体步骤：

S1. A/D模块检测中心电压：

超声波传感器通电后，单片机利用其内部的A/D模块开始检测输入引脚电压，该电压为中心电压；通过多次采样再取平均值的方法来保证测试数据的精确度；

S2. 超声波探芯定时开始发波：

单片机控制探芯驱动模块发射一定数量一定频率的双脉冲方波驱动超声波探芯工作，超声波探芯在接收到该启动指令后开始工作，定时对外发射超声波；

S3. 采样瞬时电压：

超声波探芯开始发波后即转入接收信号，接收到的回波信号经限幅滤波、信号放大，输入至单片机的回波输入引脚；单片机的A/D模块在接下来的设定采样时间T内实时对回波输入引脚进行信号检测，即采样瞬时电压，并记录采样点时间；

S4. 瞬时电压与中心电压作差：

将瞬时电压与中心电压作差，其差值的绝对值为比较电压；

S5. 将比较电压与切割电平比对：

设定一个数组，数组中设定不同的电压值，每一个电压值都称为切割电平，从超声波探芯发波开始计时，每隔512us一段时间，数组标号取值变量递增1，实现切割电平改变，利用此数组中的数据和比较电压进行比对，当比较电压大于切割电平时，进入步骤S6；当比较电压小于或等于切割电平，进入步骤S8；

S6. 采样信号有效，记录有效回波信号：

采样信号有效，在连续检测多次的采样信号都有效后，开始记录有效的回波信号，进入步骤S8；

S7. 采样信号无效：

采样信号无效，重复步骤S3，当采样点时间tn > 采样时间T后，检波结束；

S8. 判定检测的障碍物最终是否有效：

从比较信号有效开始到无效结束这段时间长度为T_MN，若T_MN满足设定条件并且采样点时间tn <采样时间 T ,则判定为检测的障碍物最终有效，进入步骤S9；如果否，则判定检测的障碍物最终无效，重复步骤S3；

S9. 计算出障碍物距离：

根据收发波的时间差，计算出障碍物距离，若采样点时间tn >采样时间T，检波结束。

本发明的再进一步技术方案是：所述的采样时间T为从发波开始到收波结束这段时间长度，其范围值为10～20ms。

所述的时间T_MN为回波宽，其范围值为350～450us。