CN204575848U - 一种超声波指向性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波指向性测试系统，超声波传感器安装在云台上，所述云台安装在支架上，声音强度检测设备安装在另一支架上，所述声音强度检测设备检测到的超声波信号强度发送给主控制电路，所述超声波传感器由超声波传感器驱动电路驱动；所述主控制电路用于控制超声波传感器驱动电路，驱动云台工作，接收声音强度检测设备的检测数据，然后将数据打包，采用串口和PC进行数据交互，获取指令，上传数据；所述PC用于设置云台参数和处理超声波指向性测试数据。通过对测试空间中各角度下超声波的强度进行测量，解算出超声波传感器的横向和垂直探测范围，构建3D空间测量范围，并自动建立数据档案，便于以后的数据分析和提取。
Description
技术领域
本实用新型属于超声波指向性测试技术领域，具体涉及一种超声波指向性测试系统。
背景技术
目前，城市中车位紧张，泊车空间狭小，在泊车的过程中很容易发生刮擦等事故。同时由于交通拥堵，车辆在慢速行驶的过程中也很可能发生追尾或与其他障碍物发生碰撞，严重影响交通安全与通行效率。在这种环境下，车载近距离测距报警就显得很重要。超声波传感器在较短距离的测量中，相比毫米波雷达等传感器，具有明显的成本优势，因此得到了广泛的应用。
超声波的指向性，即传感器在探测空间中各角度上的声强级别，直接决定了超声波传感器在横向和纵向的测量范围，是超声波传感器最重要的性能指标之一。指向性测试是超声波传感器开发过程中的重要测试评价环节，需要通过搭建专门的测试系统进行测试。操作比较繁琐，测试的可靠性不高，效率低下。
发明内容
针对上述缺陷，本实用新型提出了一种自动化程度高、操作简单、可靠性好、效率高、测量数据同步实时显示处理的超声波的指向性测试系统，通过对测试空间中各角度下超声波的强度进行测量，解算出超声波传感器的横向和垂直探测范围，构建3D空间测量范围，并自动建立数据档案，便于以后的数据分析和提取。同时，系统自动将舵机角度数据和超声波接收设备的位置坐标做成表格，进而绘制出被测传感器的检测范围的3D图像，为超声波传感器设计提供数据支持。
本实用新型的技术方案是：一种超声波指向性测试系统，超声波传感器安装在云台上，所述云台安装在支架上，声音强度检测设备安装在另一支架上，所述声音强度检测设备检测到的超声波信号强度发送给主控制电路，所述超声波传感器由超声波传感器驱动电路驱动；
所述主控制电路用于控制超声波传感器驱动电路，驱动云台工作，接收声音强度检测设备的检测数据，然后将数据打包，采用串口和PC进行数据交互，获取指令，上传数据；
所述PC用于设置云台参数和处理超声波指向性测试数据。
进一步的，所述云台包括第一舵机、第二舵机和第三舵机，所述舵机的角度由脉冲控制，所述第一舵机用于垂直方向的转动，第二舵机和第三舵机用于水平方向的转动。
进一步的，所述云台外包裹上一层或者多层隔音材料。
进一步的，所述超声波传感器驱动电路由信号发生器和功率放大器组成，信号发生器发送超声波需要的脉冲，经功率放大器放大后驱动超声波传感器工作，从而发出频率和强度都可调的超声波。
进一步的，所述声音强度检测设备包括声音接收麦克风和数据处理设备，支持串口通信。
进一步的，所述处理超声波指向性测试数据包括将数据存放在数据库，根据不同类型的超声波传感器建立不同的表格，建立数据档案，并且把云台角度数据和超声波接收设备位置坐标填入excel表格，绘制被测传感器的检测范围的3D图像。
本实用新型的优点是：
1.本系统通过对测试空间中各角度下超声波的强度进行测量，解算出超声波传感器的横向和垂直探测范围，构建3D空间测量范围，并自动建立数据档案，便于以后的数据分析和提取。同时，系统自动将舵机角度数据和超声波接收设备的位置坐标做成表格，进而绘制出被测传感器的检测范围的3D图像，为超声波传感器设计提供数据支持。
2.本实用新型综合了传感器、电子、计算机软硬件、嵌入式、通信等技术，实现了测试快捷、人为干预少、信息处理及时、效率高的超声波指向性测试系统。该系统通过对测试空间中各角度下超声波的强度进行测量，得到测试数据，存储在数据库中。数据库中的测试数据档案和3D图形，便于数据管理，形象直观，给超声波传感器的设计提供了强有力的数据支持。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型超声波指向性测试系统的框架图。
其中：10、超声波传感器，20、支架，30、支架，41、第一舵机，42、第二舵机，43、第三舵机，50、声音接收麦克风，60、PC，70、主控制电路，80、超声波传感器驱动电路，90、数据处理设备。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
实施例：
下面结合附图，对本实用新型的较佳实施例作进一步说明。
如图1所示，本实用新型一种超声波指向性测试系统，超声波传感器10安装在云台上，云台安装在支架20上，声音强度检测设备安装在另一支架30上，声音强度检测设备检测到的超声波信号强度发送给主控制电路70，超声波传感器10由超声波传感器驱动电路80驱动。
1．主控制电路70：提供舵机转动需要的脉冲，20ms周期的脉冲，占空比可控，从而控制转动角度，按照上位机的指令进行转动，每次转动不超过1°，驱动舵机动作到相应的位置。主控芯片采用freescale系列芯片，它是专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的。主控制电路控制信号发生器的工作，接收声音强度检测设备的检测数据，然后将数据打包，采用串口和PC60进行数据交互，获取指令，上传数据。
2．云台：云台采用舵机作为执行机构，可以进行精确的角度控制，其中舵机的角度主要是靠脉冲控制。第一舵机41负责垂直方向的转动0°,30°,60°,90°，第二舵机42负责前0°- 180°的转动，第三舵机43负责后0°- 180°的转动。云台在工作的过程中难免有噪声，因此在云台外包裹上一层或者多层隔音材料。
舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可得知舵机转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。
3．超声波传感器驱动电路80：由信号发生器和功率放大器组成，信号发生器发送超声波需要的脉冲，经功率放大器放大后驱动超声波传感器工作，从而发出频率和强度都可调的超声波。针对不同的超声波传感器采用适用的频率和强度，便于选择出合适的参数，为后续超声波传感器的电路设计提供数据支持，采用合适的电路设计和程序设计方案。
4．声音强度检测设备：包括声音接收麦克风50和数据处理设备90，支持串口通信，并且可以把此时检测到的超声波信号强度发送给主控制电路，然后和其他数据一起上传到PC60。在测试的过程中声音强度检测设备需要移动，从而测量出不同地方的声音强度，便于以后建立超声波测距的数据模型。
5．支架：用来调节超声波传感器和声音强度检测设备的相对位置，以便测量超声波传感器声波强度的空间分布。
与PC通信是通过串口实现数据交互，获得PC控制程序的设置参数，将声音强度、接收设备位置坐标和角度数据上传PC。
PC机：设置云台参数、获取并处理超声波指向性测试数据。
1)设置云台参数：通过电脑上的USB转串口线与控制电路进行通信，发送指令给控制电路板，将参数打包传给云台控制电路，对云台的转动角度进行控制，驱动超声波传感器工作。
2) 获取并处理超声波指向性测试数据：将数据存放在数据库，根据不同类型的超声波传感器建立不同的表格，建立数据档案，便于以后的数据分析和提取，并且把舵机角度数据和超声波接收设备位置坐标填入excel表格，进而绘制出被测传感器的检测范围的3D图像，为超声波传感器设计提供数据支持。
测试流程：
1．首先，为控制电路、信号发生器和功率放大器及声音强度检测设备上电。
2．打开PC端控制程序，进行串口配置，点击链接，当显示链接成功时说明PC端控制程序和控制电路链接成功。
3．将声音强度检测设备固定在某个位置，设置好参数，如果发现声音强度过弱，则可以舍弃一些测试点，或者向靠近超声波传感器的地方移动。在测试的过程中尽量保持环境静音，减少不同频率的声音干扰。
4．点击控制界面上的“开始”按钮，云台开始转动，舵机2或者舵机3每转1°，舵机1在垂直平面会转动0°,30°,60°,90°四个档，同时进行数据采集，并通过串口将每组数据（水平角度，垂直角度，水平测量距离，声音强度）上传至电脑，电脑会根据程序指令把这些数据填入excel表格。
5．重复步骤3和4，直到测试完成。
6．测试完成后会根据采集到的数据绘制出3D图像，直观地反应出被测超声波传感器的性能优劣，为超声波传感器设计提供了强有力的数据支持。
7. 检查数据库里面的数据是否完整、是否出现异常，若有数据不完整或异常情况，则按照上述步骤进行补测，直至满足要求。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1. 一种超声波指向性测试系统，其特征在于，超声波传感器安装在云台上，所述云台安装在支架上，声音强度检测设备安装在另一支架上，所述声音强度检测设备检测到的超声波信号强度发送给主控制电路，所述超声波传感器由超声波传感器驱动电路驱动；
所述主控制电路用于控制超声波传感器驱动电路，驱动云台工作，接收声音强度检测设备的检测数据，然后将数据打包，采用串口和PC进行数据交互，获取指令，上传数据；
所述PC用于设置云台参数和处理超声波指向性测试数据。
2.根据权利要求1所述的超声波指向性测试系统，其特征在于，所述云台包括第一舵机、第二舵机和第三舵机，所述舵机的角度由脉冲控制，所述第一舵机用于垂直方向的转动，第二舵机和第三舵机用于水平方向的转动。
3.根据权利要求2所述的超声波指向性测试系统，其特征在于，所述云台外包裹上一层或者多层隔音材料。
4.根据权利要求1所述的超声波指向性测试系统，其特征在于，所述超声波传感器驱动电路由信号发生器和功率放大器组成，信号发生器发送超声波需要的脉冲，经功率放大器放大后驱动超声波传感器工作，从而发出频率和强度都可调的超声波。
5.根据权利要求1所述的超声波指向性测试系统，其特征在于，所述声音强度检测设备包括声音接收麦克风和数据处理设备，支持串口通信。
6.根据权利要求1所述的超声波指向性测试系统，其特征在于，所述处理超声波指向性测试数据包括将数据存放在数据库，根据不同类型的超声波传感器建立不同的表格，建立数据档案，并且把云台角度数据和超声波接收设备位置坐标填入excel表格，绘制被测传感器的检测范围的3D图像。
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