[发明专利]一种超声波测距的双相位测量方法

说明书

本发明公开一种超声波测距的双相位测量方法，在超声波发射端利用载波信号和调制信号获取发射波，使得超声波接收端的反射波包含有载波信号和调制信号的信息，通常调制信号为低频信号，而载波信号为高频信号，1个周期的调制信号可对应数个载波信号周期，测距过程中能量损失小，能保证反射波与发射波基本一致，不发生失真，进而保证测距距离不受限制；对反射波中的载波信号初相角进行修正，并对借助修正后的载波信号初相角来修正反射波中的调制信号初相角，大大减小因阈值的选取不当带来的时间误差，从而提高测距准确度。

技术领域

本发明涉及距离测量技术领域，具体涉及一种超声波测距的双相位测量方法。

背景技术

超声波测距仪主要包括超声波发射端和超声波接收端，其工作过程为：在超声波发射端，信号源发出一定数量脉冲信号，经驱动电路输送至超声波发射头，超声波发射头将脉冲信号转换成超声波信号后向被测物发射，在发射时开始计时；超声波信号在空气中传播，遇到被测物变立刻返回；超声波接收端接收返回的超声波，该超声波波经超声波接收头转换成反射波电信号后被整形成方波，停止计时。

现有技术中，受到发射头材料、接收头材料、被测物材质、信号强弱、比较阈值等因素的影响，计时器的时差与实际时差存在误差，导致利用超声波在空气中的传播速度以及计时时差计算出来的距离不准确。

现有的相位法测距法，通常是在发射头连续不断发出指定频率的正弦波，从而在接收头也不断接收相应的正弦波，利用二者的相位差计算距离，但是在收发距离达到一个波长时，二者趋于重合，即，测得的相位差为零，导致该方法仅限于一个波长内的距离测量。

因此，有待于提出一种超声波测距的测量方法，既能保证测量距离不受限于发射波的波长，又能保证测量的准确度。

发明内容

本发明提供一种超声波测距的双相位测量方法，解决现有技术存在的“测量距离受限、测量准确度不高”的问题。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：

一种超声波测距的双相位测量方法，包括如下步骤：

(1)在超声波发射端，载波信号和调制信号经调制后形成发射波，发出发射波时，计时器开始计时，接收到反射波时，计时器停止计时，得到计时器的启停时间差；

(2)定量采集反射波，修正反射波中的载波信号初相角；

(3)利用修正后的载波信号初相角修正反射波中的调制信号初相角；

(4)利用计时器的启停时间差、修正后的调制信号初相角、反射波中的调制信号周期计算超声波发射端与外部被测物的距离。

进一步地，在步骤(2)中，修正反射波中的载波信号初相角的具体步骤为：

21)在计时器停止计时后，采集256个反射波中调制信号的数据存入数组，将所述数组中的256个数据按顺序每隔8个数据提取1个数据，得到8组数据；数组记为b(n),n＝0,1,2...255，b(n)中的每组数据记为D(m)＝b(8m+i),m＝0,1,2...31，i＝0,1,2...7；

22)针对各组数据执行如下步骤：

221)对第一组数据执行同步检波，得到1个正弦分布值和1个余弦分布值，利用所述正弦分布值和余弦分布值取模，得到一个模值；

222)当第一组数据中的第一个数据小于0时，保留所述模值，针对下一组数据执行步骤221)，直至循环完成8组数据，否则，所述模值取反得到新的模值后，再针对下一组数据执行步骤221)，直至循环完成8组数据；

223)利用步骤222)中得到的模值、新模值求取反射波中修正后的载波信号初相角；