CN103591975A - 一种超声波传感器指标检测方法及装置 - Google Patents

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本发明涉及测量领域，尤其涉及一种超声波传感器指标检测方法及装置，包括以下步骤，A、使被测传感器处于持续发波模式；B、使用5个高频麦克风采集超声波信号；C、使用采集模块采集所述步骤B的超声波信号；D、判断被测传感器的波束角度和声压级是否达标；E、使用发射传感器发送一定声压级的超声波信号，使被测传感器处在接收模式；F、使用采集卡采集被测传感器接收所述步骤D的超声波信号；G、判断回应灵敏度是否达标。本测试方法简单易行，可以全面的检测超声波传感器的性能指标，而且运用此方法的装置，相比传统的测试治具，本装置占用空间小，运用材料少，降低了测试成本。

Description

一种超声波传感器指标检测方法及装置
技术领域
本发明涉及测量领域，尤其涉及一种超声波传感器指标检测方法及装置。
背景技术
超声波传感器是一种压电陶瓷器件，它通过压电效应来实现机械能和电能的双向转换。它的传播速度为344m/s(25度)工作频率一般在20kHz～200kHz,通过反射及多谱勒效应来确定障碍物的距离及相对速度。探测距离一般在1米～2米,它广泛地应用在倒车声纳、防盗报警、流量计、停车计时、自动门等产品系统中。
如图5所示，超声波传感器系统的详细工作流程为：控制器通过驱动电路驱动超声波传感器（收发一体集成式）通过压电转换，发出一束短促的、固定频率的超声波信号，当这束超声波脉冲遇到障碍物时就会发生反射，接收传感器将会收到反射的机械回波，再通过压电转换，回波电信号经过放大、滤波、检波等处理后，控制器根据发射超声波与接收到反射回波之间的时间间隔，计算出传感器与障碍物之间的距离。
常规超声波传感器的检测流程如下：
1、设置一个屏蔽箱，在屏蔽箱内指定的最远探测距离位置(1.5m～2米m)放一个标准测试杆，一般为￠75mm的PVC管，将待调试的传感器模块放入测试架，接上示波器。
2.系统上电，调整传感器板的可调中周，使中周与传感器内部的等效电容产生特定频率的谐振并达到最佳点；再调试传感器板的回波灵敏度（一般通过可调电阻），通过示波器观察障碍物的回波宽度达到要求的值。
3. 标准测试杆通过电机的带动在有效探测距离内移动，观察障碍物回波宽度的变化，同时蜂鸣器会根据不同的距离报出不同的声音警示。
传统的超声波传感器的测试只能考量传感器的测距功能是否正常, 这种测量模式受PVC管的材质、表面光洁度的变化影响结果的判定；而且对于传感器的性能指标如发射声压，接收灵敏度，及探测包络范围等没有定量的检测及判定；而且测距是基于PVC管的反射来实现的，导致产品的参数一致性有较大的误差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种超声波传感器指标检测方法及装置，运用此方法，能全面测量超声波传感器的性能指标，本装置占用空间小。
本发明采取的技术方案为提供一种超声波传感器指标检测方法，包括以下步骤，
A、使被测传感器处于持续发波模式；
B、使用5个高频麦克风采集超声波信号；
C、使用采集模块采集所述步骤B的超声波信号；
D、判断被测传感器的波束角度和声压级是否达标；
E、使用发射传感器发送一定声压级的超声波信号，使被测传感器处在接收模式；
F、使用采集卡采集被测传感器接收所述步骤D的超声波信号；
G、判断回应灵敏度是否达标。
作为本发明的进一步改进，所述步骤G包含以下分步骤，
G1：判断为是，被测传感器达标，被测传感器进入正常工作模式，检测结束；
G2：判断为否，被测传感器不达标，检测结束。
作为本发明的进一步改进，所述步骤G之后还有步骤I，判断被测传感器的余震是否达标。
作为本发明的进一步改进，所述步骤D判断为否，检测结束。
一种使用超声波传感器指标检测方法的超声波传感器指标检测装置，包括屏蔽箱，所述屏蔽箱内设有传感器测试位的夹具，所述屏蔽箱内周边均设有吸音棉，与所述夹具相对面设有五个高频麦克风和发射传感器，所述五个高频麦克风处于同一平面等间距排列，且与被测传感器的距离相等，还包括采集模块，所述采集模块采集被测传感器的超声波信号。
作为本发明的进一步改进，所述采集模块为NI DSA采集模块。
作为本发明的进一步改进，所述高频麦克风采用NI IEPE测量用高频麦克风。
作为本发明的进一步改进，所述五个高频麦克风距离所述被测传感器30-40cm。
作为本发明的进一步改进，所述发射传感器距离所述被测传感器30-40cm。
作为本发明的进一步改进，所述发射传感器具备接收发射模式、接收模式及正常工作模式。  
本发明的有益效果是：本测试方法简单易行，可以全面的检测超声波传感器的性能指标，而且运用此方法的装置，相比传统的测试治具，本装置占用空间小，运用材料少，降低了测试成本。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明装置处于水平方向的位置示意图；
图3是本发明装置处于垂直方向的位置示意图；
图4是本发明装置处于同一平面的位置示意图；
图5是本发明装置传统的结构示意图；
图6是本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
图中数字表示：1、上麦克风；2、下麦克风；3、左麦克风；4、右麦克风；5、中麦克风；6、发射传感器；7、被测传感器；8、NI DSA采集模块；9、屏蔽箱。
如图1所示， 提供一种超声波传感器指标检测方法，包括以下步骤，
S1、使被测传感器处于持续发波模式；
S2、使用5个高频麦克风采集超声波信号；
S3、使用采集模块采集所述步骤S2的超声波信号；此采集模块为NI DSA采集模块；
S4、判断被测传感器的波束角度和声压级是否达标；
S5、使用发射传感器发送一定声压级的超声波信号，使被测传感器处在接收模式；
S6、使用采集卡采集被测传感器接收所述步骤S4的超声波信号；
S7、使用工业电脑判断回应灵敏度是否达标。
所述步骤S7包含以下分步骤，
S71：判断为是，被测传感器达标，被测传感器进入正常工作模式，检测结束；
S72：判断为否，被测传感器不达标，检测结束。
所述步骤S4判断为否，检测结束。
所述步骤S7之后还有步骤S8，判断被测传感器的余震是否达标。
如图2、3、4、6所示，一种使用超声波传感器指标检测方法的超声波传感器指标检测装置，一个测试传感器用的屏蔽箱9，箱内周边用吸音棉覆盖，以防止测试时被其它声波所干扰；箱内有传感器测试位的夹具，箱底的水平面分布有5颗高频麦克风和一颗发射传感器6，分别用来测试待测超声波传感器7的发射声压，包络范围及回波灵敏；高频麦克风采用NI IEPE测量麦克风，频率范围可达100KHz,通过5个麦克风标定的位置来测试传感器包络范围（波束角度），通过NI DSA采集模块8获取5个高频麦克风信号来分析采集到的超声波信号频率和信号强度。
在完成传感器测距功能测试后，再验证传感器的发射声压及包络范围。传感器在该模式下可持续发出超声波；在距离测试传感器一定的水平距离外（30～40cm）设置5个空间分布的高频麦克风，5个高频麦克风等间距排列，上面的麦克风1距离中间4的麦克风45cm，中间的麦克风4距离左边3和右边5的麦克风45cm，中间的麦克风4距离下面2的麦克风45cm，分别通过5个高频麦克风采集传感器发出的超声波信号来判断分析超声波的发射声压级、以及通过麦克风标定的位置来判断传感器波束角度（包络范围）是否满足指标要求。
完成以上测试后，再进行传感器的接收灵敏度的指标测试。传感器在该模式下进入持续接收状态，在一定的水平距离外（30～40cm）设置一个发射传感器6。该发射传感器6发出标定过一定声压级的超声波信号（模拟障碍物发射的回波信号强度），发射传感器6发出的超声波信号被待测接收传感器接收后，在传感器内进行压电转换和信号放大，再连接至采集卡进行数据分析，分析传感器是否能收到该灵敏度条件下的回波信号，并测试传感器接收灵敏度是否满足测试指标要求。
如图2、3、4、6所示，所述发射传感器具备接收发射模式、接收模式及正常工作模式，可通过与主机通信实现模式转换。
1）持续发射模式，传感器在该模式下可通过测试主机持续发出超声波，不进行回波接收；该模式下通过5个高频麦克风采集传感器发出的超声波信号来判断分析超声波的发射声压级、以及通过麦克风标定的位置来判断传感器波束角度是否满足指标要求。
2）接收模式，传感器在该模式下通过测试主机进入持续接收状态，不发出超声波信号；该模式下通过标定的传感器一定声压级的超声波信号（模拟回波信号强度），通过采集卡采集传感器接收的信号来分析传感器是否能收到该灵敏度条件下的回波信号，测试传感器回波灵敏度是否满足测试指标。
3）正常工作模式，该模式主要用于传感器的其它常规参数的测试。
通过以上的测试，可以较全面的测量超声波传感器的性能指标，如发射声压，接收灵敏度，探测包络等参数；而且测试的工装可以做的较小（长度为30～40cm），屏蔽箱的尺寸为长120 cm、宽60 cm、高100cm；传统方法的测试治具需要做1.5～2m长，比较占空间。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波传感器指标检测方法，其特征在于：包括以下步骤，
A、使被测传感器处于持续发波模式；
B、使用5个高频麦克风采集超声波信号；
C、使用采集模块采集所述步骤B的超声波信号；
D、判断被测传感器的波束角度和声压级是否达标；
E、使用发射传感器发送一定声压级的超声波信号，使被测传感器处在接收模式；
F、使用采集卡采集被测传感器接收所述步骤D的超声波信号；
G、判断回应灵敏度是否达标。
2.根据权利要求1所述超声波传感器指标检测方法，其特征在于：所述步骤G包含以下分步骤，
G1：判断为是，被测传感器达标，被测传感器进入正常工作模式，检测结束；
G2：判断为否，被测传感器不达标，检测结束。
3.根据权利要求1所述超声波传感器指标检测方法，其特征在于：所述步骤D判断为否，检测结束。
4.根据权利要求1所述超声波传感器指标检测方法，其特征在于：所述步骤G之后还有步骤I，判断被测传感器的余震是否达标。
5.一种使用如权利要求1的方法的超声波传感器指标检测装置，包括屏蔽箱，其特征在于：所述屏蔽箱内设有传感器测试位的夹具，所述屏蔽箱内周边均设有吸音棉，与所述夹具相对面设有五个高频麦克风和发射传感器，所述五个高频麦克风处于同一平面等间距排列，还包括采集模块，所述采集模块采集被测传感器的超声波信号。
6.根据权利要求5所述超声波传感器指标检测装置，其特征在于：所述采集模块为NI DSA采集模块。
7.根据权利要求5所述超声波传感器指标检测装置，其特征在于：所述高频麦克风采用NI IEPE测量高频麦克风。
8.根据权利要求5所述超声波传感器指标检测装置，其特征在于：所述五个高频麦克风距离所述被测传感器30-40cm。
9.根据权利要求5所述超声波传感器指标检测装置，其特征在于：所述发射传感器距离所述被测传感器30-40cm。
10.根据权利要求5所述超声波传感器指标检测装置，其特征在于：所述发射传感器具备接收发射模式、接收模式及正常工作模式。
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