[发明专利]超声波测距自动增益校准装置、系统及方法

说明书

本发明提供了一种超声波测距自动增益校准装置、系统及方法，包括：用于采集回波信号的超声波接收模块、自调整放大模块、检波模块、回波信号检测模块以及MCU模块；自调整放大模块对回波信号进行增益放大且使增益值连续可调，输出放大后的回波信号；检波模块采集放大后的回波信号，并对放大后的回波信号进行检波处理；回波信号检测模块将检波处理后的信号与基准电平进行比较，输出有效回波信号；MCU模块持续调节自调整放大模块的增益值，直至有效回波信号能持续达到有效回波强度，将自调整放大模块的增益值作为待校准超声波单元在待测距离的校准增益值。本发明能够自动获取待校准超声波单元的校准增益值，具有结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及超声测距仪校准领域，尤其涉及一种超声波测距自动增益校准装置、系统及方法。

背景技术

超声探测是一种应用广泛的探测手段，其中超声测距仪在汽车的倒车雷达、身高测量仪、车位车辆感应、机器人避障测量等方面应用非常突出。超声测距是一种基于TOF原理测距的方法，但由于超声波在空气中的衰减特性，要使得测量距离增加，就必须提高测距装置的灵敏度，也就是必须大幅提高测量装置的回波信号的放大倍率；但由于回波中处理目标回波信号之外，还包含各种干扰信号，所以放大倍率的提高往往造成近距离干扰信号的增加，使得测距计算发生错误。

现有的，存在一种利用水声学技术进行超声波测深仪校准的方法，包括：首先对待测测深仪进行N组测深实验；再采用测深结果与标尺刻度进行比较，计算误差，按照测深参数算法得到各个测深参数的修正值；再通过标准间距，如1m，调节校准检测装置的DA控压，此时测量测深仪能检测到的最大作用距离；最后，缩短两个换能器的间距，调节校准检测装置的DA控压，测量测深仪能检测到的最小作用距离；该方法中所述的测深仪使用了超声波传感器，但是，其采用标准间距对校准检测装置的DA控压进行调节，获取测深仪，即超声波传感器，能够检测的最大距离与最小距离；但是，该方法无法对超声波传感器本身进行增益校准。

同时，已有技术也会对超声测距仪在出厂前进行分段校准，在不同的距离范围采用不同的回波信号放大倍率，如近距离采用较小放大倍率，远距离采用较大放大倍率，使得干扰信号与目标信号得到有效平衡，如此得到属于该模块一组分段放大倍率参数；当分段校准做的越精细，则超声测距性能越稳定。

众所周知的，由于超声探头制造工艺的限制，导致即使是同一批次的收发探头的转换效能及灵敏度都在一个很大的范围区间，想要保证超声测距模块的测量性能的一致性，每个都必须校准，无法使用同一组参数来取代。但是整个校准过程非常繁琐，人工投入工作量巨大，校准时间长，效率低下，增加了装置的出厂成本。

鉴于此，一种超声波测距自动增益校准装置亟待研发。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种超声波测距自动增益校准装置、系统及方法，用于解决前述技术问题中的至少一个。

具体地，其技术方案如下：

一种超声波测距自动增益校准装置，包括：

超声波接收模块，用于采集待校准超声波单元在待测距离发出的回波信号；

自调整放大模块，与所述超声波接收模块电性连接，用于对所述回波信号进行增益放大且使增益值从小至大连续可调，输出放大后的所述回波信号；

检波模块，与所述自调整放大模块电性连接，用于采集放大后的所述回波信号，并对放大后的所述回波信号进行检波处理，输出检波处理后的信号；

回波信号检测模块，与所述检波模块电性连接，用于将所述检波处理后的信号与基准电平进行比较，输出有效回波信号；

MCU模块，与所述检波模块电性连接，用于持续调节所述自调整放大模块的增益值，直至所述有效回波信号能持续达到有效回波强度，将所述自调整放大模块的增益值作为所述待校准超声波单元在所述待测距离的校准增益值。