CN201096889Y - 一种超声波距离测量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波距离测量传感器，它包括依次电连接的信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器、超声波接收处理器、逻辑处理器、距离信号输出，它还组入了超声波余振吸收电路，所述超声波余振吸收电路分别与信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。由于超声波传感器发送的超声波超声波有一定的惯性，发送结束后还留有一定的余振，超声波余振吸收电路吸收超声波发送头的余振能量，使超声波距离测量传感器能够让测量盲区缩小到5厘米，并且其结构简单、制造成本没有大幅度上升。

Description

一种超声波距离测量传感器

技术领域

本实用新型涉及一距离测量传感器，更具体说是一种超声波距离测量传感器。

背景技术

超声波距离测量传感器已广泛应用于各个领域，如汽车倒车雷达，教学仪器技术领域等。公知的超声波位移测量都是由经发射后的超声波碰到被测量的物体后返回的信号来检测被测量的物体的距离，但是很多超声波位移测量的盲区一般都在15厘米以上，甚至在40公分以上，导致在测量近距离物体的时候根本无法测量。特别是在数字化教育实验中，做运动类实验时，物体运动的轨道长度一般只有1米多，如果盲区太长，实际能做实验的轨道长度就不够。

国家知识产权局于2006年05月31日公开的“一种超声波测距传感器”(公开号：CN2784945)，该文献公开了一种属于教学仪器技术领域的超声波测距传感器，它包括各自分离的超声波发射器和超声波接收器组成，在超声波发射器上安装了一个光速波发射器，超声波发射器和光速波发射器的控制端并联，与一个脉冲信号发生器的输出端联接构成控制回路；超声波接收器上安装了一个与光速波发射器相对应的光速波接收器，光速波接收器的输出端联接脉冲触发器的控制端，超声波接收器的输出端联接脉冲放大整形电路，脉冲放大整形电路的输出端与脉冲触发器的控制端联接构成控制回路，具有消除盲区、测距范围大、测量精度高、识别能力强的优点。上述技术方案虽然消除了一定的盲区，但光速波发射器的组入导致结构复杂，制造成本高等不足。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型拟解决的问题是提供能够准确测量静止和运动物体的距离，特别是能缩小测量盲区的超声波距离测量传感器，且其结构简单，制造成本低。

为解决上述问题，本实用新型采用了以下技术方案：一种超声波距离测量传感器，它包括依次电连接的信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器、超声波接收处理器、逻辑处理器、距离信号输出，其特征在于它还组入了超声波余振吸收电路，所述超声波余振吸收电路分别与信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。

所述超声波余振吸收电路是可控制的开关电路。所述可控制的开关电路可以包括三个MOS管，其中二个互为反接MOS管，另一MOS管的连接为：漏极分别与二个互为反接MOS管的栅极电连接、源极接地、栅极与信号处理器电连接；二个互为反接MOS管剩下的两个漏极分别与超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。还可以包括二个MOS管和三极管，其中二个互为反接MOS管，三极管的连接为：集电极分别与二个互为反接MOS管的栅极电连接、发射极接地、基极与信号处理器电连接；二个互为反接MOS管剩下的两个漏极分别与超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。所述超声波发生器包括超声波驱动及控制电路。所述超声波接收处理器包括增益调整电路。

由于超声波传感器发送的超声波超声波有一定的惯性，发送结束后还留有一定的余振，这种余振经声电换能器(超声波发送头)同样产生电压信号，扰乱了系统捕捉回波信号的正常工作。为了减少该余振的影响，在发送结束时，在处理器的控制下，超声波余振吸收电路工作，吸收掉超声波发送头的余振能量，使超声波发送头的余振持续时间t2大大缩短。在超声波余振被吸收完后(t2之后)，才开始接收回波信号。一般没使用超声波余振能量吸收电路的情况下，余振持续时间t2长达几百微妙，而进行余振能量吸收后，余振能量吸收时间和剩余的余振持续时间合计起来可减到几十微妙。实验证明本实用新型的超声波距离测量传感器能够让测量盲区缩小到5厘米，并且只需在现有技术的超声波距离测量传感器上接入一开关电路，其结构简单、制造成本没有大幅度上升。

附图说明

图1是的本实用新型超声波距离测量传感器的结构示意图；

图2是超声波余振吸收电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的超声波距离测量传感器，包括依次电连接的信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器、超声波接收处理器、逻辑处理器、距离信号输出。所述超声波发生器还包括超声波驱动及控制电路。所述超声波接收处理器包括增益调整电路。另外由于超声波距离测量传感器需要能量，因此一般还设有电源模块。具体为：

电源模块模块，其包括9伏直流电压输入，经电源模块稳压输出各档直流电压，给各模块供电。超声波发生器模块，其包括在处理器的控制下，发生超声波信号，作为距离测量的源信号。驱动及控制模块，其包括在处理器的控制下，对超声波发生器产生的超声波进行进一步的驱动放大，使之能适合推动超声波发送器需要。超声波发送及接收模块，其包括超声波的发送和返回接收的超声波头，它实现电能和声能的转换。超声波余振吸收模块，其包括在超声波发送结束后，在处理器的控制下对发送头余振的消除电路，使其减少对接收过程的影响。增益调整模块，其包括和超声波发送时间相匹配的增益调整电路，以补偿超声波信号在空气中的衰减。接收处理模块，其包括对接收信号的抗干扰处理、对有效返回信号的辨识和对有效信号的处理。逻辑处理模块，其包括对处理后的有效信号进行逻辑处理，输出测量到的距离信号。距离输出模块，其包括标准接口的六芯电缆线，用于实现输出测量到的距离信号。处理器模块，其包括对各模块工作的控制、协调作用，优化系统工作时序，减小系统测量盲区、提高测量精度。

参见图2，本实用的超声波距离测量传感器的创新点是组入了超声波余振吸收电路，所述超声波余振吸收电路分别与信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。所述超声波余振吸收电路是可控制的开关电路。其具体可有以下二中实施方式：

一是所述可控制的开关电路包括三个MOS管Q1、Q2、Q3，其中二个互为反接MOS管Q2、Q3，另一MOS管Q1的连接为：漏极分别与二个互为反接MOS管Q2、Q3的栅极电连接、源极接地、栅极与信号处理器电连接；二个互为反接MOS管Q2、Q3剩下的两个漏极分别与超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。

二是所述可控制的开关电路包括二个MOS管Q2、Q3和三极管，所述可控制的开关电路包括二个MOS管Q2、Q3和三极管，其中二个互为反接MOS管Q2、Q3，三极管的连接为：集电极分别与二个互为反接MOS管Q2、Q3的栅极电连接、发射极接地、基极与信号处理器电连接；二个互为反接MOS管Q2、Q3剩下的两个漏极分别与超声波发生器、超声波发送及接收器电连接，与前一方式相比，其区别仅在于一个三极管替代了一MOS管Q1，因此省略附图。

Claims (6)

1、一种超声波距离测量传感器，它包括依次电连接的信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器、超声波接收处理器、逻辑处理器、距离信号输出，其特征在于它还组入了超声波余振吸收电路，所述超声波余振吸收电路分别与信号处理器、超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。

2、根据权利要求1所述的超声波距离测量传感器，其特征在于所述超声波余振吸收电路是可控制的开关电路。

3、根据权利要求2所述的超声波距离测量传感器，其特征在于所述可控制的开关电路包括三个MOS管(Q1、Q2、Q3)，其中二个互为反接MOS管(Q2、Q3)，另一MOS管(Q1)的连接为：漏极分别与二个互为反接MOS管(Q2、Q3)的栅极电连接、源极接地、栅极与信号处理器电连接；二个互为反接MOS管(Q2、Q3)剩下的两个漏极分别与超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。

4、根据权利要求2所述的超声波距离测量传感器，其特征在于所述可控制的开关电路包括二个MOS管(Q2、Q3)和三极管，其中二个互为反接MOS管(Q2、Q3)，三极管的连接为：集电极分别与二个互为反接MOS管(Q2、Q3)栅极电连接、发射极接地、基极与信号处理器电连接；二个互为反接MOS管(Q2、Q3)剩下的两个漏极分别与超声波发生器、超声波发送及接收器电连接。

5、根据权利要求1-4任意一项所述的超声波距离测量传感器，其特征在于所述超声波发生器包括超声波驱动及控制电路。

6、根据权利要求1-4任意一项所述的超声波距离测量传感器，其特征在于所述超声波接收处理器包括增益调整电路。

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