CN112114298B - 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法 - Google Patents

一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112114298B
CN112114298B CN202011000615.6A CN202011000615A CN112114298B CN 112114298 B CN112114298 B CN 112114298B CN 202011000615 A CN202011000615 A CN 202011000615A CN 112114298 B CN112114298 B CN 112114298B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
voltage
standard voltage
echo
ultrasonic sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011000615.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112114298A (zh
Inventor
俞玉春
杨立杰
赵晓明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Etron Technologies Co ltd
Original Assignee
Suzhou Etron Technologies Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Etron Technologies Co ltd filed Critical Suzhou Etron Technologies Co ltd
Priority to CN202011000615.6A priority Critical patent/CN112114298B/zh
Publication of CN112114298A publication Critical patent/CN112114298A/zh
Priority to PCT/CN2021/118921 priority patent/WO2022063042A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112114298B publication Critical patent/CN112114298B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，包括：超声波传感器发射一段超声波，发射结束后还留有一段时间的余振；发射的超声波遇到障碍物后形成回波，并由该超声波传感器接收，接收到的回波信号经过信号处理模块处理后，与标准电压同时输入比较器进行判断；信号处理模块处理后的信号电压幅值大于标准电压时，此时未检测到有回波信号；信号处理模块处理后的信号电压幅值小于标准电压时，此时检测到有回波信号；在检测到有回波信号时，计算出障碍物距离。本发明在余振时间内检测回波信号，通过设置由低变高的标准电压，区分余振信号和回波信号，改善近距离测距时测量的精准度，减少盲区时间，改善超声波产品的短距离测量。

Description

一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法
技术领域
本发明涉及超声波传感器，特别涉及一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法。
背景技术
超声波传感器在各个领域都有很多的应用，如在检测液位方面，超声波传感器可检测各种液体的液位，探测透明物体和材料，控制张力以及测量距离，在倒车雷达方面，防碰撞系统和自动泊车辅助系统，ADAS系统中都有超声波传感器的身影。在倒车雷达中超声波传感器具有非常广泛的应用；而在其他系统中，超声波传感器是作为一个选项，与毫米波雷达，激光雷达等一起完成某些特定功能的。
超声波是指频率高于20KHZ的机械波，超声波传感器有发送器和接收器独立的，也有发送器和接收器集成的一体的，本发明研究的是一个超声波同时具有发送和接收声波的双重功能的传感器，超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，及在发射超声波的时候，将电能转成振动，发射超声波。
超声波利用一段时间发送一串超声波束，只有待发送结束后才能启动接收，设发送波束的时间为T，则在T时间内从物体反射回的信号无法捕捉，另外超声波传感器有一定的惯性，发送结束后还留有一定的余振，这种余振经传感器同样产生电压信号，干扰系统捕捉返回信号的工作，因此在余振消失以前，还不能启动系统进行回波的接收，以上两种情况会造成超声波传感器具有一定的盲区。
发明内容
本发明目的是：针对上述问题，本发明开发了一种检测方法能够减少超声波余震对检测距离的影响，通过在余振时间内检测回波信号，来减少测量盲区的范围，能够实现近距离的测量。
本发明的技术方案是：
一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，包括：
S1、超声波传感器发射一段超声波，时间为T，超声波发射结束后还留有一段时间的余振；
S2、发射的超声波遇到障碍物后形成回波，并由同一超声波传感器接收，接收到的回波信号经过信号处理模块处理后，与标准电压同时输入比较器进行判断；
S3、所述标准电压在超声波发射结束时产生，标准电压的电平信号由低变高；
S4、信号处理模块处理后的信号电压幅值大于标准电压时，此时未检测到有回波信号；信号处理模块处理后的信号电压幅值小于标准电压时，此时检测到有回波信号；
S5、在检测到有回波信号时，计算发射的超声波信号与回波信号之间的时间差，进而计算出障碍物距离。
优选的，步骤S1中，所述超声波传感器发射一段超声波的方法是，利用控制芯片发出脉冲信号PWM，并依次通过驱动电路和中轴变压器T1激励超声波传感器S1发射超声波。
优选的，步骤S2中，信号处理模块的处理过程包括波形放大、整形、滤波。
优选的，步骤S3中，所述标准电压是利用控制芯片的CTRL发送由低变高的电平信号，经过串联的电阻R2向电容C1充电，电容C1的电压作为标准电压TP2；标准电压TP2的建立由R2和C1的充电曲线决定，时间常数为t = R1*C1；当电阻R2或者电容C1越小，充电越快，标准电压建立的时间越短；当电阻R2或者电容C1越大，充电越慢，标准电压建立的时间越长。
优选的，步骤S3-S4中，通过调节不同的电阻R2和电容C1的值来调整标准电压TP2的建立，将余振产生电压与标准电压TP2比较时，盲区内余振的电压始终大于标准电压，避免造成误检测信号；同时盲区内检测物体距离较近，回波信号转化电压会远大于余振信号的电压，以将余振和回波信号区分开来。
优选的，所述信号处理模块处理后的回波信号与标准电压分别输入到比较器的正相输入端和反相输入端。
本发明的优点是：
本发明的避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，在余振时间内检测回波信号，通过设置由低变高的标准电压，区分余振信号和回波信号，改善近距离测距时测量的精准度，减少盲区时间，为超声波产品在短距离测量方面提供了改善的方法。
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为本发明的避免余振干扰的超声波传感器信号检测的电路原理图；
图2为本发明超声波信号及标准电压信号的波形图。
具体实施方式
本发明的避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，如图1和2所示，包括：
S1、超声波传感器利发射一段超声波，时间为T，超声波发射结束后还留有一段时间的余振；
如图1所示，控制芯片发出脉冲信号PWM，并通过电阻R7、三极管Q1组成的驱动电路和中轴变压器T1激励超声波传感器S1发射超声波，发送图2中的超声波信号波形1，发送结束后还留有一定的余振信号波形2。
S2、发射的超声波遇到障碍物后形成回波，并由超声波传感器S1接收，接收到的回波信号经过电阻R6,后经过信号处理模块进行波形放大、整形、滤波处理后，与如图2所示为标准电压波形3同时输入比较器U1进行判断。所述信号处理模块处理后的回波信号与标准电压分别输入到比较器U1的正相输入端和反相输入端。
S3、所述标准电压在超声波发射结束时产生，标准电压的电平信号由低变高。如图1所示，所述标准电压是利用控制芯片的CTRL发送由低变高的电平信号，经过串联的电阻R2向电容C1充电，电容C1的电压作为标准电压TP2；标准电压TP2的建立由R2和C1的充电曲线决定，时间常数为t = R1*C1；当电阻R2或者电容C1越小，充电越快，标准电压建立的时间越短；当电阻R2或者电容C1越大，充电越慢，标准电压建立的时间越长。
S4、信号处理模块处理后的信号电压幅值大于标准电压时，比较器U1输出的DET信号变高电平，此时未检测到有回波信号；信号处理模块处理后的信号电压幅值小于标准电压时，比较器U1输出的DET信号变低，此时检测到有回波信号。
S5、在检测到有回波信号时，MCU采集比较器U1判断输出信号DET，并通过软件计算发射的超声波信号与回波信号之间的时间差，乘以超声波的速度，就得到二倍的声源与障碍物之间的距离，通过除2计算得到实际测量的距离。
实际超声波传感器安装后，会有不同程度的形变，这些形变会造成超声波余振的增加，余振波形2会影响实际测量距离，造成测量的距离与实际距离不匹配，该方案通过调节不同的R2和C1的值来调整标准电压的建立，将余振与标准电压比较时，通过调节不同的电阻R2和电容C1的值来调整标准电压TP2的建立，将余振产生电压与标准电压TP2比较时，盲区内余振的电压始终大于标准电压，避免造成误检测信号；同时盲区内检测物体距离较近，回波信号转化电压会远大于余振信号的电压，以将余振和回波信号区分开来。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，其特征在于，包括：
S1、超声波传感器发射一段超声波，时间为T，超声波发射结束后还留有一段时间的余振；
S2、发射的超声波遇到障碍物后形成回波，并由同一超声波传感器接收，接收到的回波信号经过信号处理模块处理后，与标准电压同时输入比较器进行判断；
S3、所述标准电压在超声波发射结束时产生，标准电压的电平信号由低变高；
所述标准电压是利用控制芯片的CTRL发送由低变高的电平信号，经过串联的电阻R2向电容C1充电，电容C1的电压作为标准电压TP2；标准电压TP2的建立由R2和C1的充电曲线决定，时间常数为t = R1*C1；当电阻R2或者电容C1越小，充电越快，标准电压建立的时间越短；当电阻R2或者电容C1越大，充电越慢，标准电压建立的时间越长；
通过调节不同的电阻R2和电容C1的值来调整标准电压TP2的建立，将余振产生电压与标准电压TP2比较时，盲区内余振的电压始终大于标准电压，避免造成误检测信号；同时盲区内检测物体距离较近，回波信号转化电压会远大于余振信号的电压，以将余振和回波信号区分开来；
S4、信号处理模块处理后的信号电压幅值大于标准电压时，此时未检测到有回波信号；信号处理模块处理后的信号电压幅值小于标准电压时，此时检测到有回波信号；
S5、在检测到有回波信号时，计算发射的超声波信号与回波信号之间的时间差，进而计算出障碍物距离。
2.根据权利要求1所述的避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述超声波传感器发射一段超声波的方法是，利用控制芯片发出脉冲信号PWM，并依次通过驱动电路和中轴变压器T1激励超声波传感器S1发射超声波。
3.根据权利要求1所述的避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，其特征在于，步骤S2中，信号处理模块的处理过程包括波形放大、整形、滤波。
4.根据权利要求3所述的避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法，其特征在于，所述信号处理模块处理后的回波信号与标准电压分别输入到比较器的正相输入端和反相输入端。
CN202011000615.6A 2020-09-22 2020-09-22 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法 Active CN112114298B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011000615.6A CN112114298B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法
PCT/CN2021/118921 WO2022063042A1 (zh) 2020-09-22 2021-09-17 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011000615.6A CN112114298B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112114298A CN112114298A (zh) 2020-12-22
CN112114298B true CN112114298B (zh) 2022-08-30

Family

ID=73800634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011000615.6A Active CN112114298B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112114298B (zh)
WO (1) WO2022063042A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112114298B (zh) * 2020-09-22 2022-08-30 苏州易德龙科技股份有限公司 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法
CN113050096B (zh) * 2021-03-11 2024-04-09 中北大学 一种发射电压自适应的超声检测系统及电压调节方法
CN113589292A (zh) * 2021-07-30 2021-11-02 珠海上富电技股份有限公司 超声波传感器近距离障碍物识别方法、芯片、系统及车辆
CN117109677B (zh) * 2023-10-12 2024-05-14 唐山大方汇中仪表有限公司 矿用多声道超声波流量计
CN118032092B (zh) * 2024-04-11 2024-06-28 珠海上富电技股份有限公司 一种水下测距传感器及基于水下测距传感器的汽车涉水预警方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56104266A (en) * 1980-01-25 1981-08-19 Yokogawa Hokushin Electric Corp Ultrasonic measuring apparatus
CN102360078B (zh) * 2011-07-19 2013-05-15 深圳市豪恩电子科技股份有限公司 一种测试倒车距离的方法、装置及倒车雷达
CN102590803B (zh) * 2012-02-23 2017-05-10 深圳拓邦新能源技术有限公司 一种倒车雷达超声波回波信号处理电路及方法
CN107390203B (zh) * 2016-05-16 2019-10-22 杭州海康机器人技术有限公司 一种超声波测距方法、装置及系统
CN106199609A (zh) * 2016-07-24 2016-12-07 广东大仓机器人科技有限公司 一种低盲区的超声波模块及其测量方法
CN108279416A (zh) * 2018-01-18 2018-07-13 安徽英凯环境技术有限公司 一种超声波测距系统及其精确测量回波到达时刻的方法
CN112114298B (zh) * 2020-09-22 2022-08-30 苏州易德龙科技股份有限公司 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112114298A (zh) 2020-12-22
WO2022063042A1 (zh) 2022-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112114298B (zh) 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测方法
US11353568B2 (en) Ultrasonic object detection device
CN101173986B (zh) 一种无盲区的超声测距仪
US9255991B2 (en) Method and device for acoustically sensing an area
CN110619764B (zh) 一种探测障碍物的方法和装置
EP3130938B1 (en) Object detection device and object detection method
CN107167808A (zh) 用于声学距离飞行时间补偿的电路
CN109696680B (zh) 基于相位检测的高精度超声波测距装置及方法
CN103995483A (zh) 一种超声波换能器的控制方法、装置以及系统
US20210055397A1 (en) Object detection device
US20160356883A1 (en) Object detection apparatus
US20030052795A1 (en) Method for measuring distance
CN101988966A (zh) 信号频率变换感测方法
US4914951A (en) Apparatus for remote distance measurement
CN213149231U (zh) 一种避免余振干扰的超声波传感器信号检测电路
CN104154961A (zh) 一种减小超声波换能器工作盲区的发射装置和方法
EP3109664B1 (en) Sensor for determining the presence of an object and process for using the same
JPS6070383A (ja) 超音波式障害物検出装置
GB2279746A (en) Ultrasonic distance measurement
KR101907458B1 (ko) 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치 제어 방법
JPH0968569A (ja) 超音波センサ
CN219162375U (zh) 超声波检测电路、超声波传感器芯片及汽车雷达装置
KR0152725B1 (ko) 초음파를 이용한 거리 측정방법 및 측정장치
CN112805589A (zh) 物体检测装置
CN114578363A (zh) 一种超声波检测系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant