[发明专利]恒定声压FSK超声波渡越时间精确测量方法

摘要

本发明公开了一种恒定声压FSK超声波渡越时间精确测量方法，有效地克服了超声波振子机械惯性和阻尼效应所带来的测量误差（将机械惯性和阻尼效应稳定在一个固定的值上）。可以有效地提高超声波测距的精度，实验表明，采用此方法测量误差稳定在0.1mm的数量级上。远远优于同类技术所能达到的技术水平。

主权项

1.一种恒定声压FSK超声波渡越时间精确测量方法，包括如下步骤：（1）载波脉冲发生器产生两种频率的脉冲信号、，当变频标识脉冲的逻辑电平发生变化时，载波脉冲发生器输出的频率就会变化，当变频标识脉冲为逻辑“1”时，载波脉冲发生器输出脉冲信号的频率为，当变频标识脉冲为逻辑“0”时，载波脉冲发生器输出脉冲信号的频率为，载波脉冲发生器输出的脉冲信号一路送入可编程脉冲放大器Ⅰ，对脉冲信号进行同相放大，另一路倒相后送入可编程脉冲放大器Ⅱ，对脉冲信号进行反相放大，此两路差动功率信号驱动发射器输出超声波；（2）超声波接收器将超声波轮换为电信号，经放大电路放大后分为两路，一路经过零触发器后输出脉冲信号供计数器测量超声波的频率，用于检测变频点；另一路经精密检波电路将接收到的信号强度变成直流电压，双限比较器对此直流电压的大小进行甄别，当信号强度大于设定的接收信号电平上限时，比较器的输出脚up_H=1，down_L=1；当信号强度小于设定的接收信号电平下限时，比较器的输出脚up_H=0，down_L=0；当信号强度介于设定的接收信号电平上、下限之间时，比较器的输出脚up_H=0，down_L=1；可逆计数器的工作状态受up_H、down_L逻辑电平的控制：当up_H=1、down_L=1时，可逆计数器做减计数；当up_H=0、down_L=0时，可逆计数器做加计数；当up_H=0、down_L=1时，可逆计数器维持原来的状态；（3）所述可编程脉冲放大器的放大倍数正比于可逆计数器的计数值，当超声波接收器接收到的信号电平较小时，可逆计数器就会做加计数操作，可编程脉冲放大器的输出信号就会增加，超声波接收器接收到的信号电平也跟着增加，当此电平大到超过设定的上限电平时（up_H=1，down_L=1），可逆计数器做减计数，接收电平减小，此时up_H=0，down_L=1，可逆计数器停止计数，接收信号电平便稳定在这个电平点上；若此时测量距离增加，超声波接收器接收到的信号电平跟着减小，当此电平小于设定的下限电平时（up_H=0，down_L=0），可逆计数器做加计数，接收电平增大，此时up_H=0，down_L=1，可逆计数器停止计数，接收信号电平又稳定在这个电平点上；（4）单片机控制变频标识脉冲的逻辑电平周期性的发生变化时，载波脉冲发生器输出的频率也会周期性地在和之间来回变化，当变频标识脉冲的逻辑电平变化时，就启动时间测量电路，用以测量接收的脉冲信号端输出脉冲信号的周期，判断此信号的变频点，变频标识脉冲的逻辑电平变化与接收的脉冲信号端输出脉冲信号变频点之间的时间就是超声波的渡越时间。