CN204422752U - 一种高精度超声波测距仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了超声波测距领域内的一种高精度超声波测距仪，包括数字信号处理器和电源模块，数字信号处理器与脉冲放大电路、基准电平输出电路相连，脉冲放大电路与高频高压驱动模块相连，高频高压驱动模块与超声波传感器相连，超声波传感器还与前置放大电路相连，前置放大电路与带通滤波电路、精密整流电路、比较电路顺序连接，比较电路连接在数字信号处理器上，基准电平输出电路与比较电路相连，本实用新型通过设置基准电平输出电路配合放大信号工作，降低了环境对声波信号的干扰，提高测距的精度，可用于超声波测距中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测距仪，特别涉及一种超声波测距仪。
背景技术
目前我国关于超声波测距系统的研究主要围绕以下几个方面：首先是提高超声波测距系统的精度；其次是提高测量数据的存储，处理与传输的简单性与实时性，做到真正意义上的智能。
中国测试技术研究所的李茂山分析了影响超声波测距精度的主要因素，提出修正的方法。主要是提高超声波的频率来得到狭窄的相应精度的开关门信号，其次由于超声波的速度受环境影响较大，特别是温度的影响，所以进行温度补偿也是提高精度的外界条件保证。目前，大多学者也正是基于这两点来实现精度的提高的，比如中国科学院上海声学研究室的王润田提出了一种双频超声波测距原理，天津大学电气与自动化工程学院的张振生关于温度补偿超声波系统的研究等。这两种方式虽然一定程度上可以提高精度，但是前者由于超声波频率的提高会使得空气对其吸收也增大，从而牺牲了测量距离，而关于传统的温度补偿，是由测得实时的环境温度后，通过公式V=331.5+0.61T计算得到实时的速度来实现的，这种方式测量结果会受到温度传感器的相关性能的影响，有一定的不可避免的误差存在。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高精度超声波测距仪，提高测距精度。
本实用新型的目的是这样实现的：一种高精度超声波测距仪，包括数字信号处理器和电源模块，所述数字信号处理器与脉冲放大电路、基准电平输出电路相连，脉冲放大电路与高频高压驱动模块相连，高频高压驱动模块与超声波传感器相连，超声波传感器还与前置放大电路相连，前置放大电路与带通滤波电路、精密整流电路、比较电路顺序连接，比较电路连接在数字信号处理器上，基准电平输出电路与比较电路相连。
本实用新型工作时，通过数字信号处理器发出PWM信号，PWM信号经脉冲放大电路放大后发送给高频高压驱动模块，高频高压驱动模块驱动超声波传感器发出声波信号，声波在触碰被测物返回后被超声波传感器接收，该声波信号经前置放大电路处理后发送给带通滤波电路，经带通滤波电路处理后的信号再经精密整流电路处理后在比较电路中与基准电平输出电路输出的信号进行比较，并将该结果发送给数字信号处理器，从而计算出距离，与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型放大发送信号，并将接受到的信号进行放大、滤波、整流并与基准电平信号进行拟合，通过设置基准电平输出电路配合放大信号工作，降低了环境对声波信号的干扰，提高测距的精度。本实用新型可用于超声波测距中。
作为本实用新型的进一步限定，所述数字信号处理器上还连接有温度补偿模块和GPRS串口模块。通过温度补偿模块消除温度对声波信号的影响，进一步提高测距的精度，通过GPRS串口模块可将测量信号发送至上位机。
作为本实用新型的进一步限定，所述电源模块包括+12V稳压输出电路、正负5V直流稳压输出电路以及+3.3V直流稳压输出电路。通过设置多个电路确保其可为多个电路实现供电。
作为本实用新型的进一步限定，所述超声波传感器为DYA-25-20C型收发一体式超声波换能器。通过设置一体式超声波换能器作为超声波传感器，使得声波的发出与接收集成在同一装置上，使用更加方便。
作为本实用新型的进一步限定，所述前置放大电路选用AD620仪表放大器。利用AD620仪表放大器高精度、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声的优点克服一体式超声波换能器输入电阻大的问题。
作为本实用新型的进一步限定，所述数字信号处理器选用MC56F8037芯片。
附图说明
图1为本实用新型结构框图。
图2为本实用新型中帯通滤波电路原理图。
图3为本实用新型中精密整流电路原理图。
图4为本实用新型中基准电平输出电路原理图。
图5 为本实用新型中电平比较输出脉冲图。
图6为本实用新型中比较电路原理图。
具体实施方式
如图1-6所示的一种高精度超声波测距仪，包括数字信号处理器和电源模块，数字信号处理器与脉冲放大电路、基准电平输出电路相连，脉冲放大电路与高频高压驱动模块相连，高频高压驱动模块与超声波传感器相连，超声波传感器还与前置放大电路相连，前置放大电路与带通滤波电路、精密整流电路、比较电路顺序连接，比较电路连接在数字信号处理器上，基准电平输出电路与比较电路相连，数字信号处理器上还连接有温度补偿模块和GPRS串口模块，电源包括+12V稳压输出电路、正负5V直流稳压输出电路以及+3.3V直流稳压输出电路，超声波传感器为DYA-25-20C型收发一体式超声波换能器，前置放大电路选用AD620仪表放大器，数字信号处理器选用MC56F8037芯片。
本实用新型采用福州大禹电子科技公司的DYA-25-20C收发一体式超声波换能器作为超声波发射与接收探头，它正常工作的要求为频率26KHz，工作电压峰值为1500V，通过脉冲放大电路来实现的，由软件来设定超声波发射时间（即选通信号作用），当选通信号作用时，两路PWM波通过数字信号处理器的专用接口来控制推挽变换器的两个MOS管交替工作，在成功发射超声波之后，对于回波到达时刻的处理需要经过前置放大、带通滤波、精密整流、基准电平输出与比较电路等环节。DYA-25-20C收发一体式超声波换能器输入电阻很大，所以第一级的精密放大器必须有足够大的输入阻抗，这里选用高精度、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声的仪表放大器AD620作为前置放大器；通过设置基准电平输出电路配合放大信号工作，降低了环境对声波信号的干扰，提高测距的精度。
本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高精度超声波测距仪，其特征在于，包括数字信号处理器和电源模块，所述数字信号处理器与脉冲放大电路、基准电平输出电路相连，脉冲放大电路与高频高压驱动模块相连，高频高压驱动模块与超声波传感器相连，超声波传感器还与前置放大电路相连，前置放大电路与带通滤波电路、精密整流电路、比较电路顺序连接，比较电路连接在数字信号处理器上，基准电平输出电路与比较电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种高精度超声波测距仪，其特征在于，所述数字信号处理器上还连接有温度补偿模块和GPRS串口模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种高精度超声波测距仪，其特征在于，所述电源模块包括+12V稳压输出电路、正负5V直流稳压输出电路以及+3.3V直流稳压输出电路。
4.根据权利要求1或2所述的一种高精度超声波测距仪，其特征在于，所述超声波传感器为DYA-25-20C型收发一体式超声波换能器。
5.根据权利要求1或2所述的一种高精度超声波测距仪，其特征在于，所述前置放大电路选用AD620仪表放大器。
6.根据权利要求1或2所述的一种高精度超声波测距仪，其特征在于，所述数字信号处理器选用MC56F8037芯片。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106603914A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-04-26 | 天津文林科技有限公司 | 一种基于光机电一体化无人机定焦系统及定焦方法 |
| CN107884774A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-06 | 太原理工大学 | 一种多频率的抗干扰无变压器驱动的超声波测距装置 |
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2015
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| CN106603914B (zh) * | 2016-12-14 | 2020-01-14 | 山东锦程航空科技有限公司 | 一种基于光机电一体化无人机定焦系统及定焦方法 |
| CN107884774A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-06 | 太原理工大学 | 一种多频率的抗干扰无变压器驱动的超声波测距装置 |
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