[实用新型]高精度超声测距仪

说明书

技术领域

本实用新型属于超声波测距装置结构的改进，特别是高精度超声测距仪。 

背景技术

超声波测距是一种典型的非接触测量方法。由于声波在空气中传播速度远远小于光线和无线电波的传播速度，对于时间测量精度的要求远小于激光测距、微波测距等系统，且超声波在传播过程中不受烟雾、空气能见度等因素的影响，因而在各种场合均得到广泛应用。然而超声波测距在实际应用也有很多局限性，影响了超声波测距的范围和精度。一是超声波在空气中衰减极大，由于测量距离的不同，造成回波信号的起伏，使回波到达时间的测量产生较大的误差；二是超声波脉冲回波在接收过程中被展宽，影响了测距的分辨率，尤其是对近距离的测量造成较大的影响。其他还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定的影响。 

实用新型内容

在本实用新型的目的在于提供一种高精度超声测距仪，充分利用门控电路和与门电路，自然更加灵活控制超声波连续发出的时间，更加便于其超声波接收器识别其超声波发射器所发出超声波信号，提高了超声测量精度。 

本实用新型的目的是这样实现的：一种高精度超声测距仪，包括超声发射换能器、超声接收换能器、脉冲发生电路、功率放大电路、变压器电路、前置放大电路、二级放大电路和带通滤波放大电路；超声接收换能器的信号输出端依次通过前置放大电路、二级放大电路连接带通滤波放大电路的信号输出端；脉冲发生电路的信号输出端依次通过功率放大电路和变压器电路连接超声发射换能器的信号输入端；其特征在于：还包括门控电路、与门电路和仪表放大电路；脉冲发生电路与脉门控电路两者的信号输出端共同连接与门电路的信号输入端，与门电路的信号输出端连接脉冲发生电路的信号输入端；与门电路将脉冲发生电路输出的脉冲信号和门控电路输出的信号经与逻辑运算模式进行合成并输出给脉冲放大电路，以至超声发射换能器只能在，依次经变压器电路、功率放大电路和脉冲发生电路，以至脉冲发生电路输出的脉冲信号仅在门控电路输出的单位信号周期时段内方能经与门电路输送给脉冲发生电路，超声接收换能器仅能在门控电路输出的单位信号周期时段内发出超声波。 

本实用新型由高频超声发射信号产生模块、功率驱动模块、二级接收信号放大模块、带通滤波模块以及采用软阈值小波降噪技术和时间互相关技术的超声走时数据处理模块组成。其中超声发射单元采用高频超声换能器和高驱动功率电路，确保远距离和高精度。超声接收单元采用两级高精度仪表放大电路，放大倍数可调，确保接收微弱信号。超声接收单元采用高Q值的带通滤波器，确保接收信号的高信噪比。软阈值小波降噪算法减小超声接收信号噪声，提高信噪比，时间互相关算法计算超声走时，达到高测距精度。 

本实用新型是一种远距离、高精度的超声测距装置。该装置以高频超声换能器作为超声收发器件，以大功率超声驱动模块驱动超声换能器发射超声波，以高精度、可调放大倍数和高Q值的滤波电路作为超声接收模块，辅之以时间互相关技术测量超声走时，无需判断超声首播到达时间。不仅测距范围大，还具有高精度测距的特点。本实用新型的优点：①超声发射单元采用高频超声换能器和高驱动功率电路，确保远距离和高精度；②超声接收单元采用两级高精度仪表放大电路(包括前置放大电路和二级放大电路)，放大倍数可调，确保接收微弱信号；③超声接收单元采用高Q值的带通滤波器，确保接收信号的高信噪比；④采用软阈值小波降噪技术减小超声接收信号噪声，提高信噪比。本实用新型在大气中的测距范围为10m，测距精度为1‰。 

本实用新型充分利用门控电路和与门电路，自然更加灵活控制超声波连续发出的时间，更加便于其超声波接收器识别其超声波发射器所发出超声波信号，提高了超声测量精度。 

附图说明

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。 

图1为本实用新型超声发射器的总体电路连接结构示意图； 

图2为本实用新型超声接收器的总体电路连接结构示意图。

具体实施方式

一种高精度超声测距仪，如图1、图2所示，包括超声发射换能器、超声接收换能器、脉冲发生电路、功率放大电路、变压器电路、前置放大电路、二级放大电路和带通滤波放大电路；超声接收换能器的信号输出端依次通过前置放大电路、二级放大电路连接带通滤波放大电路的信号输入端；脉冲放大电路的信号输出端依次通过功率放大电路和变压器电路连接超声发射换能器的信号输入端；其特征在于：还包括门控电路和与门电路&；脉冲发生电路和门控电路两者的信号输出端共同连接与门电路的信号输入端，与门电路的信号输出端连接脉冲放大电路的信号输入端；与门电路将脉冲发生电路输出的脉冲信号和门控电路输出的单位脉冲信号经与逻辑运算模式进行合成并输出给脉冲放大电路，以至脉冲发生电路输出的脉冲信号仅在门控电路输出的单位信号周期时段内方能经与门电路被输送给脉冲发生电路，超声发射换能器相应仅能在门控电路输出的单位脉冲信号周期时段内发出超声波。