[发明专利]一种基于时序的超声波测距方法

摘要

本发明涉及一种基于时序的超声波测距方法，属于超声波测距技术领域，包括：微处理器、脉冲宽度调制器、第一滤波器、发射功率放大器、超声波发射换能器、超声波接收换能器、信号放大器、第二滤波器、模拟数字转换器和温度传感器，最常用的超声波测距方法为渡越时间测量法，其工作原理是：使超声波发射探头向介质发射超声脉冲，在遇到被测物体后，超声波被反射回接收探头，现有技术检测超声波渡越时间通常用阈值法，本发明采用模拟数字转换法检测超声波渡越时间，克服了阈值测量法不能实现任意点的测量的缺点，测量精度高，全量程内精度不受测量距离的影响，实现了全量程精度一致性，解决了超声波信号衰减导致的一系列问题。

主权项

一种基于时序的超声波测距方法，其特征在于，具有以下硬件电路：微处理器、脉冲宽度调制器、第一滤波器、发射功率放大器、超声波发射换能器、超声波接收换能器、信号放大器、第二滤波器、模拟数字转换器和温度传感器；所述微处理器与脉冲宽度调制器相连接，由脉冲宽度调制器产生矩形波至第一滤波器，第一滤波器将矩形波转换成正弦波送至发射功率放大器，之后经超声波发射换能器发射超声波信号；所述超声波接收换能器接收超声波回波信号，经信号放大器，进入第二滤波器滤掉高频杂波，之后经模拟数字转换器对信号进行高速采样、转换，将转换值按时间顺序保存在微处理器内存中；温度传感器，用于采集周围环境温度值，将温度值传递至微处理器；利用以上硬件电路的超声波测距方法，包括以下步骤：步骤1：开始；步骤2：初始化硬件电路；步骤3：创建数组和变量；步骤4：启动脉冲宽度调制器，发射一串超声波信号；步骤5：在启动脉冲宽度调制器的同时，模拟数字转换器对超声波回波信号进行高速采样、转换，将转换值按时间顺序组成数组保存在微处理器内存中；步骤6：在数组中搜寻超声波发射信号的第一个波峰位置，N_a为该波峰位置在数组中的序号；步骤7：在数组中搜寻超声波回波信号的第一个波峰位置，N_b为该波峰位置在数组中的序号；步骤8：读取当前环境温度TMPcur；步骤9：根据公式$L=(331.451\·\sqrt{1+\frac{\mathrm{TMPcur}}{273.16}})\·(N_b-N_a)\·T_s/2$计算出距离值L；式中,T_s为模拟数字转换器的转换周期，单位为秒；步骤10：结束。