[发明专利]一种防串扰的超声测距装置、系统及方法

说明书

一种防串扰的超声测距装置，包括供电电路和分别与供电电路相连的单片机、驱动电路、接收电路和超声换能器，单片机分别与驱动电路和接收电路相连，单片机控制驱动电路输出频率接近但不等于超声换能器固有频率的波形，并在载波信号上加载用于识别的协议数据，单片机根据接收到的反射信号数据与预先设置的频率数据、协议数据是否一致来判断是否为该发射信号的反射信号。通过给不同的超声换能器分配不同的发射频率，并增加特定的协议数据，即使反射信号的频率相近或一致也能够识别校验，降低误判的概率，达到多个探头互不干扰的目的；供电电路的结构可保证输出稳定电压的电源，减少电源干扰的影响。

技术领域

本发明涉及超声测距技术领域，尤其涉及一种防串扰的超声测距装置、系统及方法。

背景技术

目前的超声测距技术是通过驱动电路输出一个波形，驱动声电换能器，换能器将电信号转换成声信号，发送出去，并开始计时，直到声音反馈回来到换能器上，换能器再将声音转换成电信号，电路停止计时，已知声速和时间，即可求得该方向上的距离。声电换能器从本质上来讲就是一个压电陶瓷片，声音震动挤压陶瓷片震动产生电信号，或者电信号驱动陶瓷片震动产生声音信号，任何物体都有一个固有频率，陶瓷片也不例外，当震动达到固有频率时，振幅最大，产生的声信号或电信号最强，所以市面上一般都只采用与换能器的固有频率一致的频率，目前应用的超声测距仪上的驱动电路也是发出一个固定的频率。但是如果同时存在两个或多个换能器一起工作，肯定会导致干扰，如换能器探头A工作，正在计时，此时探头B也工作了，发送出波形，刚好波形就给A接收到了，但是实际上A的波形还没返回，而A却以为已经返回了，则此时记录的时间和距离则是错误的，这将导致使用该探头的设备发生误判，从而做出错误的反应。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种防串扰的超声测距装置及系统，解决多个超声测距模块相互干扰的问题，减少设备运行的错误，同时也可提高设备运行的稳定性；本发明同时提供一种防串扰的超声测距方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种防串扰的超声测距装置，包括供电电路和分别与所述供电电路相连的单片机、驱动电路、接收电路和超声换能器，所述供电电路用于为各单元提供稳定的电源；所述单片机分别与所述驱动电路和接收电路相连，所述驱动电路和接收电路分别与所述超声换能器相连，单片机给驱动电路发送指令，控制驱动电路输出频率接近但不等于超声换能器固有频率的波形，超声换能器将该波形的电信号转换成声音信号进行发送，并接收反射信号，接收电路接收后传输给单片机，单片机根据接收到的反射信号数据与预先设置的频率数据是否一致来判断是否为该发射信号的反射信号，如一致则根据发射波与反射波所对应的时间间隔进行计算测距。

进一步地，所述单片机控制驱动电路输出的电信号上还加载有协议数据，使超声换能器发射的发射信号上携带有识别编码，用于识别和验证接收到的信号是否为该发射信号返回的反射信号，该协议数据是由单片机控制驱动电路形成的特殊的信息，单片机根据接收到的反射信号数据与预先设置的频率数据、协议数据是否一致来判断是否为该发射信号的反射信号。

优选的技术方案是，所述驱动电路输出的电信号加载的协议数据为由脉冲时间间隔和脉冲数量组合而成的数据包。

进一步地，所述供电电路包括依次连接的共模抑制和滤波电路、LDO稳压电路和滤波电路，所述共模抑制和滤波电路连接电源输入端，滤波电路与电源输出端相连。供电电路可保证输出稳定的电源，减少电源产生的干扰对信号的影响，提高数据采集的稳定性。共模抑制和滤波电路主要用于抑制电源输入的共模信号干扰(共模干扰是指电路中两个被测量点电位相对大地同时发生同方向交化而产生的干扰)，因为共模干扰对信号采集会产生比较大的影响。LDO稳压电路有助于产生低纹波的供电电压，降低电源电路自身产生的干扰影响超声信号的采集。而滤波电路可以更进一步降低输出电压的问题，提高电路直接的耦合度。

更进一步地，所述超声换能器为收发一体式换能器或收发分体式换能器。