CN105223574A - 一种超声波测距装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超声波测距装置。一种超声波测距装置包括超声波探头、用于吸收超声波横波的软硅胶套以及与所述超声波探头的信号端电性连接的测距电路板，所述软硅胶套包覆在所述超声波探头的侧面。本发明通过软硅胶套包覆在超声波探头的侧面，利用软硅胶材料对超声波横波造成的机械震动的缓冲和吸收作用，很大程度的削减超声波横波对回波的干扰，尤其是安装外壳的情况下，也能够达到期望的测试距离。

Description

一种超声波测距装置
技术领域
本发明涉及超声波测距领域，尤其涉及一种超声波测距装置。
背景技术
目前，超声波具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离远等优点，并且硬件电路简单、计算处理容易，所以随着科学技术的蓬勃发展，测距装置中广泛采用超声波的方式。超声波测距仪作为一种新型的重要工具在多方面有着很大的发展空间，将朝着更高定位、更高精度的方向发展。毋庸置疑，未来的声呐技术将与其他智能设备接轨，与其他测量仪器集成并融合，形成多测距离仪、空间扫描等高端设备。
超声波测距的原理通常为利用声波的发射和接收，根据超声波在介质中传播的时间来计算出距离。超声技术是通过超声波的产生、传播以及接收的过程完成的。超声波在介质中可以产生三种形式的振荡波：超声波横波、纵波和表面波。横波为质点振动方向垂直于传播方向的波；纵波为质点振动方向与传播方向一致的波；表面波为质点振动介于纵波和横波之间，沿表面传播的波。
1)纵波在固体介质中的传播速度：
C q = [ E ( 1 - μ ) ρ ( 1 + μ ) ( 1 - 2 μ ) ] 1 2 = ( K + 4 3 G ρ ) 1 2 (无限介质)
式中E—杨氏模具；
μ—泊松系数；
K—体积弹性模具；
G—剪片弹性模。
ρ—介质密度
2)横波声速公式为
C q = [ E ρ × 2 ( 1 + μ ) ] 1 2 = ( G ρ ) 1 2 (无限介质)②
在固体中，μ介于0—5之间，因此一般可视为横波声速为纵波的一半。超声波横波对测距装置而言是一种干扰信号，会影响到回波的检测，从而对时间的计算带来干扰，影响超声测距装置的盲区和测量距离。超声波横波能够在固体介质中传播，导致对超声波横波的传导作用加强，如与超声波探头直接接触的外壳、测距电路板等部件。因而如何采取适当措施削减超声波横波的干扰，是业界亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种超声波测距装置，用于解决超声波探头测距时受超声波横波干扰的问题。
本发明实施例采用以下技术方案：
本发明提供了一种超声波测距装置，包括超声波探头、用于吸收超声波横波的软硅胶套以及与所述超声波探头的信号端电性连接的测距电路板，所述软硅胶套包覆在所述超声波探头的侧面。
优选的，所述软硅胶套的硬度为hs27至hs33。
优选的，还包括外壳，所述超声波测距电路板固定设置在所述外壳内，所述超声波探头与所述外壳通过所述软硅胶套固定连接。
优选的，所述外壳上设置有超声波探头固定部，所述软硅胶套外表面贴紧所述外壳内的超声波探头固定部侧壁，使所述超声波探头与所述外壳通过所述软硅胶套固定连接。
优选的，所述软硅胶套内壁为凹凸面结构，通过凹凸面结构的凸面部分与所述超声波探头的外表面接触。
优选的，所述凹凸面结构的凸面部分为凸起的网状结构。
优选的，所述凹凸面结构的凸面部分为若干凸起的触点。
优选的，所述测距电路板的信号端与所述超声波探头的信号端通过接触电性连接或者通过导线电性连接。
优选的，所述超声波探头为收发一体超声波探头或收发分体超声波探头。
优选的，所述超声波探头为压电陶瓷式超声波探头。
与现有技术相比，本发明提供的一种超声波测距装置，具有以下有益效果：
本发明通过软硅胶套包覆在超声波探头的侧面，利用软硅胶材料对超声波横波造成的机械震动的缓冲和吸收作用，很大程度的削减超声波横波对回波的干扰，尤其是安装外壳的情况下，也能够达到期望的测试距离。
附图说明
图1是本发明提供的一种超声波测距装置的第一个实施例的拆分结构示意图。
图2是本发明提供的一种超声波测距装置的第二个实施例的拆分结构示意图。
图3是本发明提供的一种超声波测距装置的第二个实施例的安装结构示意图一。
图4是本发明提供的一种超声波测距装置的第二个实施例的安装结构示意图二。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出根据本发明提供的一种超声波测距装置第一个实施例的结构示意图。本实施例的一种超声波测距装置包括超声波探头120、用于吸收超声波横波的软硅胶套110以及与超声波探头120的信号端电性连接的测距电路板130，软硅胶套110包覆在超声波探头120的侧面。
测距电路板130的信号端与超声波探头120的信号端通过接触电性连接或者通过导线电性连接。其中，接触电性连接可以为超声波探头120的信号端引脚与测距电路板130上焊盘通过焊接或直接接触电性连接，测距电路板130为超声波探头提供发射所需的调制频率的超声波信号，调制频率可以为40KHz、120KHz等，并用于对超声波信号进行调制、解调、信号放大以及运算处理，最终得出与距离有关的电压信号，测距电路板130中可以包括调制电路、解调电路、放大电路等，此处为现有技术，在此不再赘述。
其中，超声波探头120可以为压电陶瓷式超声波探头，其可以为收发一体超声波探头或收发分体超声波探头，收发一体式探头即为同一超声波探头可以发送超声波，也可以接收超声波，收发分体式探头则分为超声波发射探头和超声波接收探头。
收发一体式探头的超声波接收信号端与测距电路板130的超声波发送信号端电性连接，收发一体式探头的超声波发送信号端与测距电路板130的超声波接收信号端电性连接；收发分体式探头则使用超声波发射探头的发送信号端与测距电路板130的超声波接收信号端电性连接，且使用超声波接收探头的接收信号端与测距电路板130的超声波发送信号端电性连接。
本发明通过软硅胶套包覆在超声波探头的侧面，利用软硅胶材料对超声波横波造成的机械震动的缓冲和吸收作用，很大程度的削减超声波横波对回波的干扰，为了使超声波横波的吸收效果更优，软硅胶套的硬度为hs27至hs33。
例如，如附图1中，超声波探头120采用压电陶瓷式超声波探头，为收发分体式探头，超声波探头120包括超声波发射探头和超声波接收探头。当超声波发射探头发送超声波纵波向超声波探头120开口方向传播时，超声波横波则沿着超声波探头120开口旁边的方向传播，为了较少超声波横波的干扰，则通过软硅胶套包覆在超声波发射探头和超声波接收探头的侧面，利用软硅胶材料对超声波横波造成的超声波探头120机械震动的缓冲和吸收作用，很大程度的削减超声波横波对回波的干扰。为了使超声波横波的吸收效果更优，软硅胶套的硬度为hs30。
其中，为了减少与超声波探头120的接触面积，软硅胶套110内壁为凹凸面结构，通过凹凸面结构的凸面部分150与超声波探头120的外表面接触，通过减少与超声波探头120的接触面积进一步减少横波对超声波探头120造成的震动减少。
例如，如附图1中，凹凸面结构的凸面部分150为凸起的网状结构。
或者，凹凸面结构的凸面部分150也可以为凸起的触点结构。
图2至4示出根据本发明提供的一种超声波测距装置第二个实施例的结构示意图。相比于一种超声波测距装置第一个实施例，区别在于增加了外壳140，在安装外壳140的情况下，现有技术通过超声波横波在外壳中传导，导致对超声波横波的传导作用加强，会影响到超声波探头120回波的检测。
因此，本实施例中，测距电路板130固定设置在外壳140内，超声波探头120与外壳140通过软硅胶套110固定连接。
其中，外壳140上设置有超声波探头固定部141，软硅胶套110外表面贴紧超声波探头固定部141内壁，使超声波探头120与外壳140通过软硅胶套110固定连接。外壳140为固定测距电路板130及软硅胶套110所用，同时，外壳140还具有保护超声波探头120及造型的作用。
例如，如附图4，外壳140上设置有超声波探头固定部，超声波探头固定部141为通孔，软硅胶套110外表面贴紧外壳140内的通孔内壁上，使超声波探头120与外壳140通过软硅胶套110固定连接。软硅胶套110安装在超声波探头120的侧面，避免其与外壳140直接接触，并且能够吸收部分横波引起超声波探头120的机械震动，从而减弱横波对测距带来的影响。
综上所述，本发明通过软硅胶套包覆在超声波探头的侧面，利用软硅胶材料对超声波横波造成的机械震动的缓冲和吸收作用，很大程度的削减超声波横波对回波的干扰，尤其是安装外壳的情况下，也能够达到期望的测试距离。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种超声波测距装置，其特征在于，包括超声波探头、用于吸收超声波横波的软硅胶套以及与所述超声波探头的信号端电性连接的测距电路板，所述软硅胶套包覆在所述超声波探头的侧面。
2.如权利要求1所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述软硅胶套的硬度为hs27至hs33。
3.如权利要求1所述的一种超声波测距装置，其特征在于，还包括外壳，所述超声波测距电路板固定设置在所述外壳内，所述超声波探头与所述外壳通过所述软硅胶套固定连接。
4.如权利要求3所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述外壳上设置有超声波探头固定部，所述软硅胶套外表面贴紧所述超声波探头固定部内壁，使所述超声波探头与所述外壳通过所述软硅胶套固定连接。
5.如权利要求1所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述软硅胶套内壁为凹凸面结构，通过凹凸面结构的凸面部分与所述超声波探头的外表面接触。
6.如权利要求5所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述凹凸面结构的凸面部分为凸起的网状结构。
7.如权利要求5所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述凹凸面结构的凸面部分为若干凸起的触点。
8.如权利要求1所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述测距电路板的信号端与所述超声波探头的信号端通过接触电性连接或者通过导线电性连接。
9.如权利要求1所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述超声波探头为收发一体超声波探头或收发分体超声波探头。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的一种超声波测距装置，其特征在于，所述超声波探头为压电陶瓷式超声波探头。
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