CN1241712A - 一种减小超声波测距装置盲区的方法 - Google Patents

一种减小超声波测距装置盲区的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1241712A
CN1241712A CN 98114159 CN98114159A CN1241712A CN 1241712 A CN1241712 A CN 1241712A CN 98114159 CN98114159 CN 98114159 CN 98114159 A CN98114159 A CN 98114159A CN 1241712 A CN1241712 A CN 1241712A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
echo
wave
range finder
supersonic
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.)
Granted
Application number
CN 98114159
Other languages
English (en)
Other versions
CN1120980C (zh
Inventor
董志伟
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.)
Dalian Hilevel Instrument Co Ltd
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN 98114159 priority Critical patent/CN1120980C/zh
Publication of CN1241712A publication Critical patent/CN1241712A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1120980C publication Critical patent/CN1120980C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

一种减小超声波测距装置盲区的信号处理方法,这种超声波测距装置由单个超声波换能器构成,其特征在于当超声波探头与反射超声波的物体位置较近时,可识别尚存在的未与发射波(包括换能器余振)重叠第m次及相邻的第m+1次回波并利用第m次及相邻的第m+1次回波收到时间或其时间间隔来得出被测距离,利用这种方法可使上述测距装置具有很小的盲区。

Description

一种减小超声波测距装置盲区的方法
本发明涉及到一种利用声波反射原理的超声波测距装置的信号处理方法,特别是涉及工业用超声波物位测量装置的信号处理方法。这种装置所用的探头由单个超声波换能器构成。利用本发明方法可大幅度地减小这种装置的盲区。
公知的利用声波反射原理的超声波测距装置,按其所使用的超声波探头的不同可分为两类。第一类其探头由两个超声波换能器构成,其中一个完成超声波的发射,另一个完成超声波的接收,为获得较大的灵敏度,二个换能器必须是谐振频率相同且大多数需要处于同一结构中,使得探头结构复杂,制作困难,且体积较大,很多场合不能使用。第二类超声测距装置所使用的探头由单个换能器构成超声波的发射与接收由同一换能器完成。其优点是探头结构简单,无制作困难,控制电路简单,工作可靠;不足之处是存在较大的盲区。在实际的超声波测距装置中为得到一定的接收灵敏度,发射波需要有一定的时间宽度,而且当规定的超声波发射完后,换能器还存在余振,仍有不断衰弱的超声波发出。若使用收发合一的单换能器,那么当声波反射体位置发生变化与探头距离较近时,首次回波会与发射波(包括换能器的余振)叠加在一起,造成回波无法分辨,这一段距离即为盲区。公知的第二类超声测距装置由于均是通过首次回波来辨别物体位置,因而都存在这一盲区问题。公知的盲区均在40cm左右,有的高达80cm以上。为了克服盲区影响,在安装超声波探头时,需将其位置提高或后移,这在有些应用场所会造成很大的不便。
本发明要解决的问题是大幅度减小前述第二类测距装置的盲区,提供一种减小单个换能器测距装置盲区的测距方法。
当超声波探头距声波反射体较近时,在探头与声波反射体之间的超声波因衰减得小可以在二者之间多此被反射,探头不仅可以接收到一次回波(即首次回波)而且可以接收到二次甚至三次等多次回波,相邻回波之间的时间间隔相同。也与从超声波被发射至第一次回波被接收的时间相同。
由于声波(包括超声波、次声波)在同一介质(如空气、水)中的传播速度一定且公知,所以在被测距离较远第一次回波未与发射波(包括换能器的余振,简称余振)重叠的情况下,当测出从超声波发射到第一次回波被接收所用的时间时,被测距离也就可以确定了,即设声速为v,第一次回波接收时间为t1,则被测距离为L=v·t1/2。而第一次回波与发射波发生重叠时,可以检测到第二次回波及第三次回波等多次回波,而相邻回波之间的时间间隔与t1相同;同样当前面的若干次回波与发射波(包括余振)相重叠时,我们可以利用后面仍存在的未发生重叠的第m次及相邻的第m+1次回波来确定出被测距离。进一步讲,只要探头与声波反射体较近时出现了多次回波,我们就可以利用下述公式来计算出被测距离,设tm.m+1为第m次与第m+1次回波的时间间隔,tm为第m次回波从超声波发射到被接收所用的时间,tm+1为第m+1次回波从超声波发射到一次回波被接收所用的时间,则计算公式为:L=v·tm.m+1/2
或L=v·(tm+1-tm)/2式中m为自然数。利用这种检测方法使得测量盲区大幅度减小。
利用本发明方法要比已申请的专利号为93120461.5的发明所述方法简单,本发明方法不要求判别所收到的回波为第几次回波的过程,只要任意选取相邻的两次回波,确定其时间间隔即可。
由于电子技术的发展,特别是大规模集成电路及微计算机(特别是单片机)的发展,我们完成以上利用第m次及第m+1次回波来测量近距离的方法能够得以实现。使用这种方法的测距装置的盲区在10cm左右,已完全满足实际应用的需要了。
应当注意的是由于发射波及回波均有一定的宽度,当探头与物体极近时,各次回波也会由于自身均有一定的宽度而重叠,这时要测出物体的真实位置是很困难的。
附图是一种测距装置的方框图及信号流程图。其以高性能单片机80c552作为控制及信号处理的主体,由它发出各种控制信号,同时对各种输入信号进行识别处理。
以下是以附图测距装置的方框图及信号流程图实现本发明方法的最佳(非限定的)实施例。
此装置以1秒钟为一个检测周期。在一个检测周期内,单片机首先启动内部定时器开始计时,同时由单片机发出控制脉冲(脉冲宽度为100us)启动振荡器产生相同宽度的正弦波信号,此信号经升压变压器放大到300vp-p,(保证有足够能量当距离较远时能够有第一次回波被检出,当距离较近时能够有第二次、第三次等多次回波被检出)驱动超声波探头向外发射超声波,超声波传播到声波反射体处时被反射,形成回波;回波又被探头所收到而将其转变为一束电脉冲,经前置放大器放大后转变为可处理的接收信号,由包络检波器检出包络后触发中断发生器产生中断计时信号,单片机根据此信号记下此次计时时间,设为t1,单片机继续计时,如果距离较近则还会有第二次、第三次回波被检出,单片机依次记下其收到时间t2、t3或时间间隔t1.2、t2.3;如果在一个检测周期内仅检出一个回波说明距离较远,则以公式L=v·t1/2得出被测距离;如果检出了两个以上的回波则根据前述说明利用以下公式L=v·t1.2/2、L=v·(t2-t1)/2、L=v·t2.3/2、L=v·(t3-t2)/2中的任一个均可得出被测距离。然后将测距值输出到显示装置进行显示。同时进行恒流输出或串行输出,实现数据远传。
需要指出的是由于空气温度对声速有一定影响,所以还应测出环境空气温度T,以修正声速,公式为:v=331.45+0.61T,温度T的单位为摄氏度,声速的单位为m/s。在本方案中我们选用AD592作为温度传感器。

Claims (1)

  1. 一种减小超声波测距装置盲区的信号处理方法,这种装置利用声波反射原理且其超声波探头由单个超声波换能器构成,本方法的特征在于:当超声波探头与反射超声波的物体位置较近时,识别尚存在的未与发射波重叠的第m次及相邻的第m+1次回波,并利用第m次及相邻的第m+1次回波收到时间或其时间间隔来计算出被测距离L,设tm.m+1为第m次与第m+1次回波的时间间隔,tm为从超声波开始发射到第m次回波被接收所用的时间,tm+1为从超声波开始发射到第m+1次回波被接收所用的时间,v为已知的超声波在介质中的传播速度,公式为:
    L=v·tm.m+1/2或L=v·(tm+1-tm)/2式中m为自然数。
CN 98114159 1998-07-14 1998-07-14 一种减小超声波测距装置盲区的方法 Expired - Fee Related CN1120980C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 98114159 CN1120980C (zh) 1998-07-14 1998-07-14 一种减小超声波测距装置盲区的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 98114159 CN1120980C (zh) 1998-07-14 1998-07-14 一种减小超声波测距装置盲区的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1241712A true CN1241712A (zh) 2000-01-19
CN1120980C CN1120980C (zh) 2003-09-10

Family

ID=5223835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 98114159 Expired - Fee Related CN1120980C (zh) 1998-07-14 1998-07-14 一种减小超声波测距装置盲区的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1120980C (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101915917A (zh) * 2010-08-31 2010-12-15 上海交通大学 超声波测距装置
CN102749108A (zh) * 2012-07-11 2012-10-24 浙江大学 基于激发能量控制减小超声波换能器工作盲区的方法
CN105699975A (zh) * 2016-02-26 2016-06-22 北京臻迪机器人有限公司 一种超声波测距方法及超声波测距装置
CN105954539A (zh) * 2016-07-11 2016-09-21 南京世海声学科技有限公司 一种减小adcp换能器盲区的方法
CN108572365A (zh) * 2017-03-09 2018-09-25 重庆零度智控智能科技有限公司 使用单探头的超声波测距方法、装置及电路
CN109426265A (zh) * 2017-08-30 2019-03-05 苏州宝时得电动工具有限公司 自移动设备
CN109633655A (zh) * 2018-12-29 2019-04-16 肇庆奥迪威传感科技有限公司 超声波测距方法及超声波测距装置
CN110928285A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 宝时得科技(中国)有限公司 自动行走设备、及其悬崖识别方法与装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101915917A (zh) * 2010-08-31 2010-12-15 上海交通大学 超声波测距装置
CN101915917B (zh) * 2010-08-31 2012-09-19 上海交通大学 超声波测距装置
CN102749108A (zh) * 2012-07-11 2012-10-24 浙江大学 基于激发能量控制减小超声波换能器工作盲区的方法
CN102749108B (zh) * 2012-07-11 2014-01-29 浙江大学 基于激发能量控制减小超声波换能器工作盲区的方法
CN105699975A (zh) * 2016-02-26 2016-06-22 北京臻迪机器人有限公司 一种超声波测距方法及超声波测距装置
CN105699975B (zh) * 2016-02-26 2018-06-29 北京臻迪机器人有限公司 一种超声波测距方法及超声波测距装置
CN105954539A (zh) * 2016-07-11 2016-09-21 南京世海声学科技有限公司 一种减小adcp换能器盲区的方法
CN108572365A (zh) * 2017-03-09 2018-09-25 重庆零度智控智能科技有限公司 使用单探头的超声波测距方法、装置及电路
CN109426265A (zh) * 2017-08-30 2019-03-05 苏州宝时得电动工具有限公司 自移动设备
CN110928285A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 宝时得科技(中国)有限公司 自动行走设备、及其悬崖识别方法与装置
CN109633655A (zh) * 2018-12-29 2019-04-16 肇庆奥迪威传感科技有限公司 超声波测距方法及超声波测距装置
CN109633655B (zh) * 2018-12-29 2020-10-16 肇庆奥迪威传感科技有限公司 超声波测距方法及超声波测距装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1120980C (zh) 2003-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102999986B (zh) 基于超声相控阵的嵌入式入侵探测系统的检测方法
Kuc Binaural sonar electronic travel aid provides vibrotactile cues for landmark, reflector motion and surface texture classification
JPH0235954B2 (zh)
US4457178A (en) Process and apparatus for testing of rails by ultrasound
CN101881832B (zh) 利用超声波测量物体位置的方法及装置
CN1120980C (zh) 一种减小超声波测距装置盲区的方法
US6680688B1 (en) Measuring system and method for detecting object distance by transmitted media with different wave velocities
CN104536003A (zh) 基于多种发射频率的超声波测距方法及其装置
US6262942B1 (en) Turbulence-resolving coherent acoustic sediment flux probe device and method for using
US5065624A (en) Installations for measuring liquid depth
CN107202987A (zh) 入侵目标检测定位方法及系统
CN2784945Y (zh) 一种超声波测距传感器
CN1103714A (zh) 一种减小超声波测距装置盲区的方法
JPS6070383A (ja) 超音波式障害物検出装置
CN1103717A (zh) 一种增大超声波测距装置测量范围的方法
JP2002131426A (ja) 超音波センサ装置
JPH06105240B2 (ja) 気泡検出装置
JPS5550173A (en) Method of measuring distance by ultrasonic wave
Wobschall et al. An ultrasonic/optical pulse sensor for precise distance measurements
JPH08136643A (ja) 超音波距離測定装置
Yata et al. Use of amplitude of echo for environment recognition by mobile robots
JPH02232580A (ja) 物体検知装置
Kou et al. Research of long range accurate ranging technology based on ultrasonic sensor measurement
JP2803857B2 (ja) 超音波検知器
RU2655711C1 (ru) Акустический эхолокатор

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1054888

Country of ref document: HK

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HILEVEL INSTRUMENT CO.,LTD.

Free format text: FORMER OWNER: DONG ZHIWEI

Effective date: 20100708

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 000000 MARITIME UNIVERSITY INSTRUMENT INSTRUMENT FACTORY LINGSHUI BRIDGE, DALIAN CITY, LIAONING PROVINCE TO: 116021 ROOM 415, NO.547, HUANG HE ROAD, SHAHEKOU DISTRICT, DALIAN CITY, LIAONING PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20100708

Address after: 116021, room 547, 415 the Yellow River Road, Shahekou District, Liaoning, Dalian, China

Patentee after: Dalian Hilevel Instrument Co., Ltd.

Address before: 000000 Liaoning city of Dalian Province Ling Shuiqiao Maritime University Instrument Factory

Patentee before: Dong Zhiwei

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20030910

Termination date: 20100714