CN108226908B - 一种超声波传感器余振和感度测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波传感器余振和感度测试系统，包括：传感器治具，用于固定超声波传感器；传感器ECU盒，连接超声波传感器，控制超声波传感器的发波和收波；USB数据采集卡，用于对超声波传感器的收发波进行采样，并将采样数据通过USB数据线传送至上位机；上位机，安装有余振和感度测试软件，所述余振和感度测试软件提供人机交互界面，用于对采集的数据以波形图的方式显示数据，计算超声波传感器的余振时间及回波电压，对超声波传感器的余振时间和回波电压分别进行测试，若余振时间及回波电压测试均通过，则该超声波传感器余振和感度测试结果为通过，并显示各传感器的判断结果。测试系统可以进行系统化的批量测试，便于工序操作，大大提高了测试准确率。
Description
技术领域
本发明属于超声波传感器测试技术领域，具体地涉及一种超声波传感器余振和感度测试方法及系统。
背景技术
随着汽车行业的持续发展，各种车载终端层出不穷，测距功能是各终端设备的基本功能之一，超声波凭借穿透力强、衰减小、反射能力强，对光照、色彩、电磁场不敏感、不易受恶劣天气影响、测距原理简单、测距精度高、成本低等特点，其应用范围也不断扩大。
余振和灵敏度两个性能指标是相互制约的，所有使余振降低的工序，都会导致灵敏度的降低；而所有提高灵敏度的工序，都会增大余振。所以，在产品生产，追求余振小和灵敏度高的过程中，一定要权衡利弊，努力寻找最合适的舍取点。
目前，每个公司对超声波传感器的余振或感度测试方法都不一样，最简单的余振或感度测试系统只需要一个数字示波器即可进行，通过时间或电压波形进行测试判断。但是该测试系统不能进行批量测试，需要大量的人力，并且仅仅通过时间或电压波形进行测试判断，得到的结果往往不太准确。本发明因此而来。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种超声波传感器余振和感度测试方法及系统，该测试系统可以进行系统化的批量测试，便于工序操作，大大节省了人力，在进行余振时间计算及判定的同时，进行回波电压的计算及判定，大大提高了测试准确率。
本发明的技术方案是：
一种超声波传感器余振和感度测试方法，包括以下步骤：
S01：对超声波传感器的收发波进行采样，采样超声波传感器的余振时间t和电压V，得到t-V波形；
S02：在得到的波形中，以波形段中第一个下降沿起始处作为时间起点，记为A点，寻找上升沿波形段中电压值为Vq的点，记为B点，将A、B两点之间的时间差作为余振时间Ta，Vq为余振电压阈值；
S03：若T1≤Ta≤T2，T1为余振时间下限，T2为余振时间上限，则判定余振时间测试通过；
S04：若通过余振时间测试，在余振时间范围外的波形数据中，将电压值最小的点记为C点，且C点的回波时间Tb必须满足T3 ≤Tb ≤T4，T3为回波时间下限，T4为回波时间上限，C点的回波电压为Vb；
S05：若连续多次都满足条件V3≤Vb ≤ V4，V3为回波电压下限，V4为回波电压上限，则判定回波电压测试通过，若定余振时间测试和回波电压测试均通过，判定超声波传感器余振和感度测试通过。
本发明还公开了一种超声波传感器余振和感度测试系统，包括：传感器治具，用于固定超声波传感器；
传感器ECU盒，连接超声波传感器，控制超声波传感器的发波和收波；
USB数据采集卡，用于对超声波传感器的收发波进行采样，并将采样数据通过USB数据线传送至上位机；
上位机，安装有余振和感度测试软件，所述余振和感度测试软件提供人机交互界面，用于对采集的数据进行处理和分析，以波形图的方式显示数据，计算超声波传感器的余振时间及回波电压，对超声波传感器的余振时间和回波电压分别进行测试，若余振时间及回波电压测试均通过，则该超声波传感器余振和感度测试结果为通过，并显示各传感器的判断结果。
优选的，超声波传感器的余振时间和回波电压测试，包括以下步骤：
S01：对超声波传感器的收发波进行采样，采样超声波传感器的余振时间t和电压V，得到t-V波形；
S02：在得到的波形中，以波形段中第一个下降沿起始处作为时间起点，记为A点，寻找上升沿波形段中电压值为Vq的点，记为B点，将A、B两点之间的时间差作为余振时间Ta，Vq为余振电压阈值；
S03：若T1≤Ta≤T2，T1为余振时间下限，T2为余振时间上限，则判定余振时间测试通过；
S04：若通过余振时间测试，在余振时间范围外的波形数据中，将电压值最小的点记为C点，且C点的回波时间Tb必须满足T3 ≤Tb ≤T4，T3为回波时间下限，T4为回波时间上限，C点的回波电压为Vb；
S05：若连续多次都满足条件V3≤Vb ≤ V4，V3为回波电压下限，V4为回波电压上限，则判定回波电压测试通过，若定余振时间测试和回波电压测试均通过，判定超声波传感器余振和感度测试通过。
优选的，所述上位机还连接扫码枪，用于扫描员工工卡、生产LOT表上的二维码以及超声波传感器的条形码，通过高温测试软件识别信息并显示。
与现有技术相比，本发明的优点是：
该测试系统可以进行系统化的批量测试，便于工序操作，大大节省了人力，在进行余振时间计算及判定的同时，进行回波电压的计算及判定，大大提高了测试准确率。确保传感器的探测范围和探测精度符合客户要求，保证产品质量。
设计了传感器余振和感度测试软件界面，用于直观地显示余振和感度调整过程当中传感器的余振时间和回波电压数据值，便于工序操作，同时存储各传感器的余振和感度数据。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明中超声波传感器余振和感度测试系统的结构框图；
图2为本发明测试波形图；
图3为本发明余振和感度测试软件的UI界面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。
如图1所示，本发明中的超声波传感器余振和感度测试系统，包括传感器治具、传感器ECU盒、USB数据采集卡、余振和感度测试软件及扫码枪。
1.传感器余振和感度调整治具，如附图中图1所示，用于安装超声波传感器进行余振和感度调整测试；
2.传感器ECU盒，与传感器余振和感度调整治具相连接，实际上是与超声波传感器连接在一起，用于控制传感器的发波和收波；
3.USB数据采集卡，用于对超声波传感器的收发波进行采样，并将采样数据通过USB数据线传送至上位机“余振和感度调整测试软件”进行数据处理和分析；
4.余振和感度调整测试软件，如图3所示，提供人机交互界面，用于对采集的数据进行处理和分析，以波形图的方式显示数据，计算超声波传感器的余振时间及回波电压，对超声波传感器的余振时间和回波电压分别进行测试，若余振时间及回波电压测试均通过，则该超声波传感器余振和感度测试结果为通过，并显示各传感器的判断结果，便于工序操作，同时存储各传感器的余振和感度数据。
5.扫码枪，如附图中图1所示，与上位机“余振和感度调整测试软件”相连接，用于扫描员工工卡、生产LOT表上的二维码以及超声波传感器的条形码。
超声波传感器的余振时间和回波电压的测试，其算法步骤如下：
1.由数据采集卡得到波形及波形数据，如图2所示，横轴为时间，单位为ms；竖轴为电压，单位为V；
2.余振时间计算级判定：
（1）定义余振时间下限T1、余振时间上限T2、余振时间Ta，单位均为ms，给出T1和T2初始数值（例：T1 = 2.0ms，T2 = 3.6ms）；
（2）定义余振电压下限V1、余振电压上限V2、余振电压Va，单位均为V，给出V1和V2初始数值（例：V1 = 1.0V，V2 = 4.1V）；
（3）以波形段中第一个下降沿起始处作为时间起点，记为A点；
（4）在第一个上升沿波形段中，寻找电压值大于等于V1-2.0V且小于等于V2-2.0V的点，记为B点，B点电压为Va；这里的余振电压阈值为一个区间。
（5）A、B两点之间的时间差即为余振时间Ta；
（6）判定余振时间：
若T1≤ Ta ≤ T2，则判定超声波传感器余振时间测试通过；
否则，判定超声波传感器余振时间测试不通过。
3.在进行余振时间计算及判定的同时，进行回波电压的计算及判定：
（1）定义回波电压下限V3、回波电压上限V4、回波电压Vb，单位均为V，给出V3和V4初始数值（例：V3 = 1.6V，V4 = 2.0V）；
（2）定义回波时间下限T3、回波时间上限T4、回波时间Tb，单位均为ms，给出T3和T4初始数值（例：T3 = 14.0ms，T4 = 16.0ms）；
（3）在余振时间范围外（即以A点为时间起点，时间差大于T2）的波形数据中，电压值最小的点，记为C点，且C点的回波时间Tb必须满足T3 ≤Tb ≤T4，此时，C点的回波电压为Vb；
（4）判定回波电压：
若连续N次（例：N= 15）以上都满足条件V3≤Vb ≤ V4，则判定超声波传感器回波电压测试通过；
否则，判定超声波传感器回波电压测试不通过。
4.若余振时间及回波电压测试均通过，则该超声波传感器余振和感度调整的测试结果为通过，否则为不通过。
系统工作流程，如下：
1.按照附图1中所示，将各线束连接好，然后打开各设备电源；
2.打开上位机“超声波传感器余振和感度调整测试软件”图标；
3.将超声波传感器标准件插入余振和感度调整治具，使用标准品对“超声波传感器余振和感度调整测试软件”进行标定，然后将传感器标准件取下；
4.选择软件界面左下角处的“产线”模式，使用扫码枪扫描测试员工工卡、生产LOT表上的二维码，软件右上角处的“测试员工号”、“成品品号”、“生产LOT号”、“SN起始码”、“SN截止码”会自动显示出来；若是以前测试过的生产LOT号，则“OK品数量”、“NG品数量”、“生产数量”会调取数据库中的数据值并显示出来，若是新的生产LOT号，则“OK品数量”、“NG品数量”、“生产数量”均为0；
5.输入当时的温度、湿度、大气压等数据；
6.用扫码枪扫描待测试的超声波传感器上的条形码，界面上会显示产品条码序号，若该产品条码已经存储在余振和感度调整测试数据库中，则“生产数量”数据不会改变，若该传感器未被测试过，则“生产数量”会加1累积数值，而“OK品数量”、“NG品数量”、“余振时间”、“回波电压”等数据均会显示当前数据值；
7.根据附图2中的余振和感度计算方法，对超声波传感器的变压器及电位计进行操作，调整传感器的余振时间及回波电压，使其在正常工作数值范围内，本实施例中，正常工作时的余振时间数值范围设定为2-3ms，正常工作时的回波电压数值范围设定为1.6-2V，同时，软件界面上会出现实时数据波形图，并实时保存数据，用以数据分析或追溯；
8.传感器超声波传感器余振和感度调整测试系统正常工作时，界面右下角显示系统工作状态为“测试中”；
9.选择“抽检”模式时，“测试员工号”、“成品品号”无需输入，其余步骤与“产线”模式时相同；
10.将测试中的超声波传感器从治具上拔下，安装下一传感器进行测试；
测试完毕后，关闭所有设备电源。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (3)
1.一种超声波传感器余振和感度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：对超声波传感器的收发波进行采样，采样超声波传感器的余振时间t和电压V，得到t-V波形；
S02：在得到的波形中，以波形段中第一个下降沿起始处作为时间起点，记为A点，寻找上升沿波形段中电压值为Vq的点，记为B点，将A、B两点之间的时间差作为余振时间Ta，Vq为余振电压阈值；
S03：若T1≤Ta≤T2，T1为余振时间下限，T2为余振时间上限，则判定余振时间测试通过；
S04：若通过余振时间测试，在余振时间范围外的波形数据中，将电压值最小的点记为C点，且C点的回波时间Tb必须满足T3≤Tb≤T4，T3为回波时间下限，T4为回波时间上限，C点的回波电压为Vb；
S05：若连续多次都满足条件V3≤Vb≤V4，V3为回波电压下限，V4为回波电压上限，则判定回波电压测试通过，若定余振时间测试和回波电压测试均通过，则判定超声波传感器余振和感度测试通过。
2.一种超声波传感器余振和感度测试系统，其特征在于，包括：
传感器治具，用于固定超声波传感器；
传感器ECU盒，连接超声波传感器，控制超声波传感器的发波和收波；
USB数据采集卡，用于对超声波传感器的收发波进行采样，并将采样数据通过USB数据线传送至上位机；
上位机，安装有余振和感度测试软件，所述余振和感度测试软件提供人机交互界面，用于对采集的数据进行处理和分析，以波形图的方式显示数据，计算超声波传感器的余振时间及回波电压，对超声波传感器的余振时间和回波电压分别进行测试，若余振时间及回波电压测试均通过，则该超声波传感器余振和感度测试结果为通过，并显示各传感器的判断结果；
超声波传感器的余振时间和回波电压测试,包括以下步骤：
S01：对超声波传感器的收发波进行采样，采样超声波传感器的余振时间t和电压V，得到t-V波形；
S02：在得到的波形中，以波形段中第一个下降沿起始处作为时间起点，记为A点，寻找上升沿波形段中电压值为Vq的点，记为B点，将A、B两点之间的时间差作为余振时间Ta，Vq为余振电压阈值；
S03：若T1≤Ta≤T2，T1为余振时间下限，T2为余振时间上限，则判定余振时间测试通过；
S04：若通过余振时间测试，在余振时间范围外的波形数据中，将电压值最小的点记为C点，且C点的回波时间Tb必须满足T3≤Tb≤T4，T3为回波时间下限，T4为回波时间上限，C点的回波电压为Vb；
S05：若连续多次都满足条件V3≤Vb≤V4，V3为回波电压下限，V4为回波电压上限，则判定回波电压测试通过，若定余振时间测试和回波电压测试均通过，则判定超声波传感器余振和感度测试通过。
3.根据权利要求2所述的超声波传感器余振和感度测试系统，其特征在于，所述上位机还连接扫码枪，用于扫描员工工卡、生产LOT表上的二维码以及超声波传感器的条形码，通过余振和感度测试软件识别信息并显示。
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