CN112444800A - 一种超声测距装置的校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种超声测距装置的校正方法，其包括以下步骤：将超声测距装置正对平整光滑的目标物体放置；超声测距装置对目标物体发射超声信号并接收反射回波信号；对回波信号进行处理并获取一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2；根据一次反射回波到达时间t1、二次反射回波到达时间t2以及超声信号实际飞行时间计算系统时延dt；更新超声测距装置内的系统时延dt，完成校正。本发明公开的一种超声测距装置的校正方法，无需额外校正装置，操作简单、成本低，有效提高超声测距装置精度。

Description

一种超声测距装置的校正方法
技术领域
本发明涉及超声测距技术领域，特别涉及一种超声测距装置的校正方法。
背景技术
超声测距技术是一种非接触式的测量距离的方法。它是利用超声波在介质中传播，遇到目标反射回来的时间间隔长短和来判断目标位置的方法。这些年来，随着超声测距技术研究的不断深入和超声波具有的防尘、防雾、非接触等优点，超声测距的应用变得越来越普及。目前，超声测距技术已经广泛地应用于机械制造、电子冶金、航海、宇航、石油化工、交通等工业领域。
超声测距装置受到滤波器延时、换能器参数差异、结构等的影响，使得超声波测距装置存在固定误差，严重影响超声测距装置的测量精度，所以需要对超声测距装置进行校正。
现有的超声测距装置进行校正的方法是使用专门的校正装置，使超声测距装置测量固定距离的目标，然后根据测量距离和实际距离对超声测距装置进行校正。
然而在出厂后，超声波测距装置受温度、湿度等使用条件变化，或者受换能器磨损或老化等因素的影响，换能器参数可能发生改变，导致超声测距装置误差变大，需要再次校准。一般对该问题都不进行处理，否则需要寄回厂家进行校正，但是这会产生额外的费用，增加装置使用成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声测距装置的校正方法，无需额外校正装置，操作简单、成本低，有效提高超声测距装置精度。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种超声测距装置的校正方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将超声测距装置正对平整光滑的目标物体放置；
超声测距装置对目标物体发射超声信号并接收反射回波信号；
对回波信号进行处理并获取一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2；
根据一次反射回波到达时间t1、二次反射回波到达时间t2以及超声信号实际飞行时间计算系统时延dt；
更新超声测距装置内的系统时延dt，完成校正。
作为优选，所述超声信号从超声测距装置到目标物体实际飞行时间为tof，所述一次反射回波到达时间t1与超声信号实际飞行时间之间的关系为t1+dt＝2tof。
作为优选，所述二次反射回波到达时间t2与超声信号实际飞行时间之间的关系为t2+dt＝4tof。
作为优选，所述系统时延dt＝t2-2t1。
作为优选，所述回波信号通过阈值检测法或相关检测法或峰值检测法或正交解调法处理得到所述一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2。
作为优选，所述超声测距装置放置于平整的地面或桌面上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的一种超声测距装置的校正方法，一次反射回波到达时间、二次反射回波到达时间以及超声信号实际飞行时间，在简易环境下计算系统时延进行校正，有效提高超声测距装置精度，不需要使用专门的校正装置，用户可自行校正，操作简单、成本低。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1是本发明一种超声测距装置的校正方法的流程图；
图2是本发明中一次反射回波和二次反射回波的飞行路径图；
图3是本发明中接收信号的包络图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，对应于本发明的一种较佳实施例的超声测距装置的校正方法，其包括以下步骤：
将超声测距装置正对平整光滑的目标物体放置；
其中，超声测距装置优选放置于平整的地面或桌面上，目标物体优选为平整光滑的墙面，可减少校正过程中因外部因素导致的误差，保证校正的精确度。
超声测距装置对目标物体发射超声信号并接收反射回波信号；
对回波信号进行处理并获取一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2；
其中，回波信号处理方法可以是阈值检测法，也可以是相关检测法或峰值检测法或正交解调法等方法。如图3所示，本实施例优选通过峰值检测法得到一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2。
根据一次反射回波到达时间t1、二次反射回波到达时间t2以及超声信号实际飞行时间计算系统时延dt；
其中如图2所示，超声信号从超声测距装置到目标物体实际飞行时间为tof，一次反射回波实际的飞行时间为2tof，由于受到滤波器延时、阈值大小、结构等的影响，信号处理得到的反射回波的到达时间与超声信号实际飞行时间之间存在一个系统时延dt,则一次反射回波到达时间t1与超声信号实际飞行时间之间的关系为t1+dt＝2tof；二次反射回波实际的飞行时间为4tof，由于信号处理流程相同，对于一次反射回波和二次反射回波系统时延相同，则二次反射回波到达时间t2与超声信号实际飞行时间之间的关系为t2+dt＝4tof。根据一次反射回波到达时间t1、二次反射回波到达时间t2以及超声信号实际飞行时间计算系统时延dt＝t2-2t1。
更新超声测距装置内的系统时延dt，完成校正。
校正后的超声测距装置在测量待测物体间距时，也可以通过一次反射回波的到达时间计算，间距
Figure BDA0002730634210000041
其中t为进行测距时，信号处理得到的一次反射回波的到达时间；dt为系统时延；Cair为超声波在测距环境中的传播速度，可根据环境中的温湿度和经验公式计算出。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (6)

1.一种超声测距装置的校正方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将超声测距装置正对平整光滑的目标物体放置；
超声测距装置对目标物体发射超声信号并接收反射回波信号；
对回波信号进行处理并获取一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2；
根据一次反射回波到达时间t1、二次反射回波到达时间t2以及超声信号实际飞行时间计算系统时延dt；
更新超声测距装置内的系统时延dt，完成校正。
2.根据权利要求1所述的超声测距装置的校正方法，其特征在于，所述超声信号从超声测距装置到目标物体实际飞行时间为tof，所述一次反射回波到达时间t1与超声信号实际飞行时间之间的关系为t1+dt＝2tof。
3.根据权利要求2所述的超声测距装置的校正方法，其特征在于，所述二次反射回波到达时间t2与超声信号实际飞行时间之间的关系为t2+dt＝4tof。
4.根据权利要求3所述的超声测距装置的校正方法，其特征在于，所述系统时延dt＝t2-2t1。
5.根据权利要求1所述的超声测距装置的校正方法，其特征在于，所述回波信号通过阈值检测法或相关检测法或峰值检测法或正交解调法处理得到所述一次反射回波到达时间t1和二次回波到达时间t2。
6.根据权利要求1所述的超声测距装置的校正方法，其特征在于，所述超声测距装置放置于平整的地面或桌面上。
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