[发明专利]一种超声测距校准装置和方法

说明书

本发明公开了一种超声测距校准装置和方法，其中装置包括微控制器、步进电机调距模块、超声测距模块和显示模块。步进电机调距模块包括步进电机和丝杠滑台，超声测距模块安装在丝杠滑台的滑台上，步进电机接受微控制器的指令调节丝杠滑台的滑台移动，得到超声测距模块测量的实际距离；超声测距模块包括超声波传感器，超声波传感器用于获得与被测物体之间的测量距离，并将测量距离发送至微控制器；微控制器用于根据实际距离和测量距离分析测量误差，并利用测量误差校准测量距离；显示模块用于根据微控制器的指令显示实际距离、测量距离、测量误差以及校准后的测量距离。本发明具有自动校准功能，具有较高的测量精度以及较强的环境适应性。

技术领域

本申请属于超声测量技术领域，具体涉及一种超声测距校准装置和方法。

背景技术

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能。可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。

超声波测距是一种非接触检测技术。除可广泛应用于电业、矿业、化工业、农业用水、食品等工业领域，与我们密切相关的日常生活以及高新技术产业也离不开超声波测距技术。例如，液位测量、移动机器人定位和避障、汽车防撞和曲面仿形检测等。目前超声波测距的方法主要有三种：相位检测法，声波幅值检测法和渡越时间检测法。其中渡越时间检测法因其性能良好，电路简单、容易实现等优点被广泛采用。

当然，由于超声波传感器本身结构问题以及超声波的传播速度受温度影响等原因，超声测距装置不可避免会存在测量误差。这些对测距精度不利的问题，科研人员进行了锲而不舍且成效显著的研究，提出了一些改进和补偿方法，如利用温度进行补偿等。但以上方法对电路和硬件有较高的要求，且一般只能对一个环境因素进行补偿校准，所以实施起来存在难度和局限性。因此我们需要一个更简便、适应性更强的校准方式。

发明内容

本申请提供的一种超声测距校准装置和方法，具有自动校准功能，具有较高的测量精度以及较强的环境适应性。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种超声测距校准装置，所述超声测距校准装置包括微控制器，以及分别与所述微控制器连接的步进电机调距模块、超声测距模块和显示模块，其中：

所述步进电机调距模块包括步进电机和丝杠滑台，所述步进电机与所述微控制器连接，所述超声测距模块安装在丝杠滑台的滑台上，所述步进电机接受微控制器的指令调节丝杠滑台的滑台移动，得到超声测距模块测量的实际距离；

所述超声测距模块包括超声波传感器，所述超声波传感器用于获得与被测物体之间的测量距离，并将所述测量距离发送至微控制器；

所述微控制器用于根据实际距离和测量距离分析测量误差，并利用所述测量误差校准测量距离；

所述显示模块用于根据微控制器的指令显示实际距离、测量距离、测量误差以及校准后的测量距离。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述微控制器采用型号为stc89c52的单片机。

作为优选，所述步进电机采用型号为42BYGH39、步距角为1.8°的42步进电机。

作为优选，所述丝杠滑台的导程为8mm、总长度为33cm。

作为优选，所述超声测距校准装置还包括TB6600驱动器，所述TB6600驱动器用于连接微控制器和步进电机连接，完成根据微控制器的指令驱动步进电机运动。

作为优选，所述超声波传感器为HC-SR04传感器。