CN102088320B - 超音波系统及其通讯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超音波系统，包括一超音波传送器以及一超音波接收器。超音波传送器发射一传送信号，传送信号包括一同步脉冲及多个数据脉冲。超音波接收器接收一同步回波，并判断同步回波的振幅是否大于一第一临界值。若同步回波的振幅大于第一临界值，则超音波接收器解译对应于此些数据脉冲的多个数据回波以得到一数字信号。

Description

超音波系统及其通讯方法
技术领域
本发明涉及超音波系统，且特别是关于一种具有通讯功能的超音波系统及其通讯方法。
背景技术
超音波系统是一种利用超音波的发射与接收来量测如位置、速度、距离等物理量的系统。在一般的超音波系统中，超音波传送器(transmitter)会将传送信号转为超音波以传递出去。相对地，超音波接收器(receiver)会接收超音波信号，再将之转为电压信号或电流信号。透过计算出将超音波传递出去至接收到超音波信号的时间，即计算出一般所谓的飞行时间(Time of Flight)，便可进一步计算出如位置、速度、距离等物理量。
在一般的超音波系统中，其仅需具有单一的超音波传送器及单一的超音波接收器便可进行上述物理量的量测。然而，在利用超音波系统来进行控制的应用中，其可能会具有多个超音波传送器及多个超音波接收器。在此种应用中，若欲同时控制多个超音波传送器及超音波接收器时，一般需通过额外的开关或线路，或者使用目前市面上常见的通讯模块，如蓝芽、WiFi、WiMax、IR等来进行超音波传送器及超音波接收器之间的控制。然而，上述的方式皆须安装额外的装置，因而使得成本增加。
发明内容
本发明是一种超音波系统及其通讯方法，利用超音波系统本身具有的超音波收发功能，并透过规范的飞行时间窗口及信息窗口来达成具有通讯功能且低成本的超音波系统。
根据本发明的第一方面，提出一种超音波系统，包括一超音波传送器以及一超音波接收器。超音波传送器用以发射一传送信号，传送信号包括一同步脉冲及多个数据脉冲。超音波接收器用以接收一同步回波，并判断同步回波的振幅是否大于一第一临界值。若同步回波的振幅大于第一临界值，则超音波接收器解译对应于此些数据脉冲的多个数据回波以得到一数字信号。
根据本发明的第二方面，提出一种超音波系统的通讯方法，超音波系统包括一超音波传送器及一超音波接收器。通讯方法包括下列步骤。超音波传送器发射一传送信号，传送信号包括一同步脉冲及多数据脉冲。超音波接收器接收一同步回波并判断同步回波的振幅是否大于一第一临界值。若同步回波的振幅大于第一临界值，超音波接收器解译对应于此些数据脉冲的多个数据回波以得到一数字信号。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示依照本发明较佳实施例的超音波系统的示意图；
图2绘示依照本发明较佳实施例的超音波系统的波形图；
图3绘示依照本发明较佳实施例的超音波系统的通讯方法的流程图。
【主要元件符号说明】
100：超音波系统
110：超音波传送器
120：超音波接收器
200：同步脉冲
300：资料脉冲
具体实施方式
本发明提出一种超音波系统及其通讯方法，利用超音波系统本身具有的超音波收发功能，并透过规范的飞行时间窗口及信息窗口来达成具有通讯功能且低成本的超音波系统。
请同时参照图1及图2，图1绘示依照本发明较佳实施例的超音波系统的示意图，图2绘示依照本发明较佳实施例的超音波系统的波形图。于图1中，超音波系统100包括一超音波传送器110及一超音波接收器120。超音波传送器110耦接至对应的前级电路(未绘示于图)，超音波接收器120耦接至对应的后级电路(未绘示于图)。超音波传送器110及超音波接收器120可被配置于同一电子装置(例如超音波灯具等)，或可分别被配置于不同电子装置，并不限制。
于图2中，兹举欲传送数据为“101011”为例做说明，然并不限于此。在超音波系统100启动通讯模式后，超音波传送器110会发射一传送信号。此传送信号包括一同步脉冲200及多个数据脉冲300。其中，传送信号实质上为一脉宽调变(pulse width modulation，PWM)信号，同步脉冲200及数据脉冲300分别是由多个脉冲组合而成，且同步脉冲200的宽度PW1大于数据脉冲300的宽度PW2，意即同步脉冲200的脉冲个数较数据脉冲300的脉冲个数多。由图2可以得知，传送信号中的多个数据脉冲实质上对应于欲传送的数据内容，若欲传送数据为“1”，则数据脉冲存在；反之，若欲传送数据为“0”，则不存在数据脉冲。
在开始传送数据脉冲300前，超音波传送器110会先传送同步脉冲200，如上所述，同步脉冲200由较多个脉冲个数所组成，因而其对应所产生的同步回波具有较大的振幅大小，因而超音波接收器120可根据接收到的同步回波的振幅大小来判断该同步回波是否与同步脉冲200相对应，进而判断是否需进入通讯模式。
超音波接收器120会在一飞行时间窗口(Time of Flight window)内接收对应于同步脉冲200的同步回波，此飞行时间窗口的时间长度可为超音波传送器110及超音波接收器120间的距离参数。当超音波接收器120在此飞行时间窗口内接收到同步回波时，超音波接收器120判断同步回波的振幅是否大于一第一临界值th1。若同步回波的振幅未大于第一临界值th1，则超音波接收器120会认定所接收的回波并非对应于同步脉冲200的同步回波，因而不会进入通讯模式，意即其不会对后续所接收的回波进行解译的动作。
若同步回波的振幅大于第一临界值th1，则超音波接收器120会认定所接收的回波为对应于同步脉冲200的同步回波，并进入通讯模式。超音波接收器120紧接着会在一信息窗口(information window)内接收对应于多个数据脉冲300的多个数据回波，每一个数据回波各自对应于一数据窗口(data window)。超音波接收器120对此些数据回波进行解译的动作。超音波接收器120会判断数据回波的振幅是否大于一第二临界值th2。若数据回波的振幅大于或等于第二临界值th2，超音波接收器120将数据回波解译为数据“1”。若数据回波的振幅小于第二临界值th2(振幅可能为0)，超音波接收器120将数据回波解译为数据“0”。如此一来，解译出来的多笔数据即为一数字信号。此数字信号可对应于一指令，使得超音波接收器120的后级电路执行对应于此指令的动作。
此外，在对于具有多个超音波传送器及多个超音波接收器的应用上，由于当其中一个超音波传送器发出同步脉冲时，所有的超音波接收器皆有可能接收到同步回波，但超音波传送器可能仅欲与部分的超音波接收器进行通讯。因此，此数字信号亦可对应于一识别码，以让超音波接收器120判断超音波传送器110是否为一预设的超音波传送器，若为非预设的超音波传送器，则表示此超音波接收器120并非通讯的对象，因而可忽略信息窗口之后的回波，并结束通讯模式。
本发明还提供一种超音波系统的通讯方法，此超音波系统包括一超音波传送器及一超音波接收器。请参照图3，其绘示依照本发明较佳实施例的超音波系统的通讯方法的流程图。于步骤S300中，超音波传送器发射一传送信号。其中，传送信号包括一同步脉冲及多个数据脉冲。于步骤S310中，超音波接收器接收同步回波。于步骤S320中，判断同步回波的振幅是否大于一第一临界值。若同步回波的振幅大于第一临界值，则于步骤S330中，超音波接收器接收多个数据回波。之后，于步骤S340中，超音波接收器通过判断数据回波的振幅大小以解译数据回波而得到一数字信号。
上述超音波系统的通讯方法的详细原理已叙述于超音波系统100及其波形图，故于此不再重述。
本发明上述实施例所揭露的超音波系统及其通讯方法，具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下：
本发明的超音波系统及其通讯方法，是通过超音波系统本身具有的超音波收发功能，并透过在规范的飞行时间窗口内接收同步回波及在信息窗口接收多个数据回波，并判断同步回波及数据回波的振幅大小，以辨别所接收的回波是否为事先定义的通讯数据型式，故可以达成具有通讯功能且低成本的超音波系统，使得在此超音波系统中的超音波传送器及超音波接收器可以互相通讯并传递数据，且不须布线即可达到无线收发功能。此外，当此超音波系统应用于超音波灯具时，不用象市面上常见的通讯模块(如蓝芽或WIMAX等)需额外安装才能运作，更具有低成本的优势。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种超音波系统，其特征在于包括：
一超音波传送器，用以发射一传送信号，该传送信号包括一同步脉冲及多个数据脉冲，其中，该同步脉冲用以启动一通讯模式；以及
一超音波接收器，用以接收一同步回波，并判断该同步回波的振幅是否大于一第一临界值，若该同步回波的振幅大于该第一临界值，则启动该通讯模式，且该超音波接收器解译对应于所述多个数据脉冲的多个数据回波以得到一数字信号。
2.如权利要求1所述的超音波系统，其特征在于，该同步回波对应一飞行时间窗口，所述数据回波各自对应于一信息窗口内的多个数据窗口。
3.如权利要求1所述的超音波系统，其特征在于，该传送信号系为一脉宽调变信号，该同步脉冲与该数据脉冲由多个脉冲组合而成，且该同步脉冲的宽度大于所述多个数据脉冲的宽度。
4.如权利要求1所述的超音波系统，其特征在于，该超音波接收器判断所述数据回波的振幅是否大于一第二临界值，若该数据回波的振幅大于或等于该第二临界值，超音波接收器将该数据回波视为代表数据“1”，若该数据回波的振幅小于该第二临界值，超音波接收器将该数据回波视为代表数据“0”。
5.如权利要求1所述的超音波系统，其特征在于，该超音波接收器解译得到的该数字信号对应于一标识码。
6.如权利要求1所述的超音波系统，其特征在于，该超音波接收器解译得到的该数字信号对应于一指令。
7.一种超音波系统的通讯方法，该超音波系统包括一超音波传送器及一超音波接收器，其特征在于，该通讯方法包括：
该超音波传送器发射一传送信号，该传送信号包括一同步脉冲及多个数据脉冲，其中，该同步脉冲用以启动一通讯模式；
该超音波接收器接收一同步回波并判断该同步回波的振幅是否大于一第一临界值；以及
若该同步回波的振幅大于该第一临界值，则启动该通讯模式，且该超音波接收器解译对应于所述多个数据脉冲的多个数据回波以得到一数字信号。
8.如权利要求7所述的超音波系统的通讯方法，其特征在于，该同步回波对应一飞行时间窗口，所述数据回波各自对应于一信息窗口内的多个数据窗口。
9.如权利要求7所述的超音波系统的通讯方法，其特征在于，该传送信号系为一脉宽调变信号，该同步脉冲与该数据脉冲由多个脉冲组合而成，且该同步脉冲的宽度大于所述多个数据脉冲的宽度。
10.如权利要求7所述的超音波系统的通讯方法，其特征在于，还包括：
该超音波接收器判断所述数据回波的振幅是否大于一第二临界值；
若该数据回波的振幅大于或等于该第二临界值，超音波接收器将该数据回波视为代表数据“1”；以及
若该数据回波的振幅小于该第二临界值，超音波接收器将该数据回波视为代表数据“0”。
11.如权利要求7所述的超音波系统的通讯方法，其特征在于，该超音波接收器解译得到的该数字信号对应于一标识码。
12.如权利要求7所述的超音波系统的通讯方法，其特征在于，该超音波接收器解译得到的该数字信号对应于一指令。
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