[发明专利]一种超声波测距系统及控制其测距的方法

说明书

技术领域

本发明涉及测距技术领域，具体涉及一种超声波测距系统及控制其测距的方法。

背景技术

距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数，测距成为数据采集中要解决的一个问题。当今计算机技术、自动化技术和工业机器人得到不断发展和广泛应用，测距问题显得越来越重要。目前常见的测距方法有：激光测距、雷达测距和超声波测距等。其中，激光测距是利用激光对目标的距离进行测定。激光测距在工作时向目标发射出一束细激光，然后光电元件接收目标反射的激光束，控制电路中的计数器测定从发射到接收的时间，从而计算观测者到目标的距离。雷达测距与激光测距相近，其优点是测距量程大，但是功耗大、价格高，使用场合受局限。

几种测距方法中，超声波的速度相对光速小的多，易于仿真模拟。超声波是频率超过20KHZ的机械波，它同样具有声波传输的基本物理特性——反射、折射、干涉等，超声波在不同媒介面超声波的大部分能量会反射。超声波测距是一种利用超声波特性、电子技术、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。自19世纪末到20世纪初,在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后,人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法,从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。

利用超声波检测往往比较迅速、方便，可以做到实时控制。在精度方面，当前一般的超声波测距模块的精度可以达到3毫米，带有温湿度补偿功能的性能高些，可以达到1毫米。超声波能够在某些特定场合或环境比较恶劣的情况下使用，比如要测量有毒或有腐蚀性化学物质的液面高度或高速公路上快速行驶汽车之间的距离。超声波测距可以达到工业应用的要求，对井深、管道长度等工业现场的物理量进行测量，在移动机器人的研制上也可以广泛应用。超声波测距原理简单、功耗小、体积小，且对色彩和光照度不敏感，可用于识别透明及漫反射性差的物体。超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中，例如在壁障、车辆定位和导航等领域。超声波传感器费用低，易于小型化和集成化，作为一种测距识别手段，已越来越引起人们的重视。

国内从五十年代起对超声波测距进行了较多的研究。随着电子技术的飞速发展，特别是单片机技术的应用，使得原来非常复杂的超声物位测量仪的设计有了大幅简化的可能，如采用zilog公司的z86E08单片机控制的超声波测距数显装置，以8098单片机为核心的智能物位测量仪等，从而使得超声波测距仪得到更多的应用。目前的超声波测距仪包含单片机、独立显示屏、按键、电池与超声波传感器。而采用单片机与显示屏的超声波测距仪缺点也逐渐显现，带来了高功耗、高成本、大体积等不便于携带的缺陷。因此很需要一种新颖的超声波测距系统来代替这种传统的测距系统。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述传统超声波测距仪的问题，本发明提供了一种新型超声波测距仪。

为了实现上述技术目的，本发明提供一种超声波测距系统，所述的超声波测距系统包含：超声波传感器和移动终端。

所述超声波传感器，用于向测量目标发射超声波信号，并接收目标反射回的模拟信号。

所述移动终端，用于：采用移动终端音频口接收超声波传感器接收的模拟信号，并进行计时操作；基于得到的模拟信号和计时结果计算距离、并存储和显示得到的距离；控制超声波传感器的开启。

可选的，上述超声波传感器包含：发射器，接收器，第一放大器和滤波器。

所述发射器，用于向目标发射超声波信号；所述接收器，用于接收目标返回的模拟信号；所述第一放大器，用于将接收的模拟信号进行放大处理；所述滤波器，用于将放大后的模拟信号进行滤波处理，且滤波处理后的模拟信号经过移动终端音频口的第四通道传输至移动终端。

可选的，上述发射器通过如下依次串联的器件获得方波输入信号：

移动终端音频口的第一或第二通道，用于发射周期性正弦波信号；第二放大器，用于将移动终端音频口的第一通道和第二通道发射的周期性正弦波信号进行放大处理；整形器，用于对放大器的输出信号进行整形处理，将整形处理得到的方波信号输入发射器的输入端，进而驱动发射器发生超声波信号。

可选的，超声波传感器的供电电路包含依次串联的：绕线放大器，FET整流电路和直流供电电路。

所述绕线放大器，用于接收移动终端音频口的第一或第二通道输出的周期正弦波信号，并对周期正弦波信号进行放大。

所述FET整流电路，将放大后的信号进行FET整流处理。