CN207799075U - 一种超声波测距电路和超声测距设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超声波测距电路和超声测距设备，该电路应用于超声测距设备，具体包括信号预处理电路、放大电路、处理器和增益控制电路。其中，信号预处理电路与超声波测距设备的超声头的回波信号输出端相连接，用于对回波信号输出端输出的回波信号进行预处理；放大电路用于根据接收到的增益控制信号对经过预处理的回波信号进行放大处理；处理器包括信号输入端、第一输出端和第二输出端，信号输入端用于接收回波信号，结果输出端用于输出测距结果，第二输出端配置为用于输出增益控制指令；增益控制电路分别与第二输出端、放大电路相连接，用于根据增益控制指令向放大电路输出增益控制信号。即本申请的电路能够避免对待测距离造成误测。

Description

一种超声波测距电路和超声测距设备

技术领域

本申请涉及测距技术领域，更具体地说，涉及一种超声波测距电路和超声测距设备。

背景技术

二合一超声测距设备使用一个超声头，该超声头即用于发射超声波，也用于接收被测物体所返回的超声波，即同时用于接收回波，然后通过发送超声波的时间、接收到回波的时间和超声波的传输速率计算测距设备与被测物体之间的距离。

现有的二合一超声测距设备在接收到回波后，将该回波转换为回波信号，然后对该回波信号进行滤波、放大，然后利用处理器计算发射超声波和接收到回波的时间差，这其中用于对回波信号进行放大的放大电路的放大增益是固定的，造成处理器仅能够对幅度较大的回波进行有效检测，且无法在与被测物体较近时对发射余波和回波进行区分，从而极易引起误测。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种超声波测距电路和超声测距设备，用于对超声测距设备的回波信号进行处理，以避免对待测距离造成误测。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种超声波测距电路，应用于超声测距设备，所述超声波测距电路包括信号预处理电路、放大电路、处理器和增益控制电路，其中：

所述信号预处理电路与所述超声波测距电路的超声头的回波信号输出端相连接，用于对所述回波信号输出端输出的回波信号进行预处理；

所述放大电路与所述信号预处理电路的信号输出端相连接，用于根据接收到的增益控制信号对所述经过预处理的回波信号进行放大处理；

所述处理器包括信号输入端、第一输出端和第二输出端，所述信号输入端用于接收经过放大处理的回波信号，所述第一输出端配置为用于输出所述处理器根据所述回波信号处理得到的测距结果，所述第二输出端配置为用于输出所述处理器根据所述回波信号得到的增益控制指令；

所述增益控制电路分别与所述第二输出端、所述放大电路相连接，用于根据所述增益控制指令向所述放大电路输出所述增益控制信号。

可选的，所述信号预处理电路包括滤波电路和跟随电路，其中：

所述滤波电路用于对回波信号输出端输出的回波信号进行滤波处理，以滤除其中的杂波；

所述跟随电路用于对所述滤波电路输出的回波信号进行电压跟随处理。

可选的，所述处理器包括单片机元件或DSP元件。

可选的，所述增益控制电路包括增益指令处理电路和增益信号放大电路，其中：

所述增益指令处理电路用于将所述增益控制指令转换为增益控制信号；

所述增益信号放大电路用于对所述增益指令处理电路输出的增益控制信号进行放大处理。

可选的，所述增益指令处理电路包括数模转换电路。

一种超声测距设备，设置有如上所述的超声波测距电路。

可选的，仅包括一个超声头，其中：

所述超声头用于发射超声波，还用于接收被测物体所反射的回波，并根据所述回波向所述超声波测距电路输出回波信号。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种超声波测距电路和超声测距设备，该电路应用于超声测距设备，具体包括信号预处理电路、放大电路、处理器和增益控制电路。其中，信号预处理电路与超声波测距设备的超声头的回波信号输出端相连接，用于对回波信号输出端输出的回波信号进行预处理；放大电路用于根据接收到的增益控制信号对经过预处理的回波信号进行放大处理；处理器包括信号输入端、第一输出端和第二输出端，信号输入端用于接收经过放大处理的回波信号，结果输出端用于输出测距结果，第二输出端配置为用于输出增益控制指令；增益控制电路分别与第二输出端、放大电路相连接，用于根据增益控制指令向放大电路输出增益控制信号。即本申请所提供的放大电路的增益不是固定的，而是根据回波信号对放大电路的增益进行调整，从而可以对发射余波和回波进行区分，从而能够避免对待测距离造成误测。

通过对放大增益的自动调整，可以有效解决干扰问题，另外，还可以解决收发一体式探头盲区较大的问题，从而可以有效提高探测范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种超声波测距电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种超声波测距电路的示意图。

本实施例提供的超声波测距电路应用于超声测距设备，用于根据超声测距设备的超声头所发射的超声波的发射时间和接收到回波的接收时间计算该设备与被测物体之间的距离。

如图1所示，该超声波测距电路具体包括信号预处理电路10、放大电路 20、处理器30和增益控制电路40。其中，放大电路设置有信号输入端21、信号输出端22和控制信号输入端23，处理器设置有信号输入端31、第一输出端32和第二输出端33。

该超声测距设备仅设置有一个超声头100，在进行测距时，该超声头用于向被测物体200发射超声波，超声波被被测物体反射后返回的回波回到超声头，该超声头将接收到的回波转换为电信号性质的回波信号。

该信号预处理电路与超声头的信号输出端相连接，用于接收该超声头输出的回波信号，并对该回波信号进行预处理。预处理包括滤波处理和跟随处理，因此该信号预处理电路包括滤波电路11和电压跟随电路12。滤波电路用于滤除回波信号的杂波干扰，电压跟随电路用于对经过滤波处理的回波信号进行电压跟随处理。

电压跟随电路又称为电压跟随器，其用于提供相对较高的高输入阻抗和较低的低输出阻抗，其放大倍数恒小于且接近于1，一般来说，输入阻抗可以达到几兆欧姆，而输出阻抗低，通常只有几欧姆，甚至更低。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，使前、后级电路之间互不影响。

放大电路用于对经过预处理的回波信号进行放大处理，具体为根据输入的增益控制信号对回波信号进行变增益放大处理，并将经过放大处理的回波信号输出到处理器的信号输入端。具体的增益通过处理器根据输入的回波信号的幅值且根据预设的算法得到，该算法属于一种常规的技术手段，在这里不做保护要求。

处理器用于根据其信号输入端接收到的回波信号进行计算，即根据超声波的发射时间、回波信号的返回时间和超声波信号的传播速率计算测距结果，并利用给第一输出端输出该测距结果，由于上述计算属于公知常识，因此处理器中计算测距结果并不用进行软件的改进，这里的计算方法并不要求保护。在进行计算的过程中，根据上述的回波信号并通过第二输出端输出增益控制指令。

该处理器具体包括单片机元件或者DSP元件，单片机元件或者DSP元件通过相应的外围电路构成该处理器，构成的方式一般的科技文献中都有记载，因此这里不再做详细的介绍。

增益控制电路分别与处理器的第二输出端和放大电路的控制信号输入端相连接，用于根据上述增益控制指令得到增益控制信号，并将增益控制信号输出到放大电路，以使放大电路能够根据增益控制信号对回波信号进行变增益放大处理。

由于增益控制指令为数字信号，因此这里将增益控制指令转换为增益控制信号主要是数模转换处理，因此该增益控制电路具体包括增益指令处理电路41和增益信号放大电路42。该增益指令处理电路用于对增益控制指令进行数模转换，得到模拟信号形式的增益控制信号，该增益指令处理电路包括基于数模转换芯片搭建的数模转换电路；增益信号放大电路用于对增益指令控制电路输出的增益控制信号进行相应的放大处理。

上述电路能够对回波信号进行预处理、放大处理后，经过默认增益运放放大后，输入处理器，处理器检测出最近的高幅值回波群后，根据幅度，回波宽度，得出需要增加或者减少增益，处理器调整放大电路的增益后，再次检测回波是否达到理想的回波信号，依次反馈，最终达到理想回波信号，并最终根据回波时长计算出待测距离。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种超声波测距电路，该电路应用于超声测距设备，具体包括信号预处理电路、放大电路、处理器和增益控制电路。其中，信号预处理电路与超声波测距设备的超声头的回波信号输出端相连接，用于对回波信号输出端输出的回波信号进行预处理；放大电路用于根据接收到的增益控制信号对经过预处理的回波信号进行放大处理；处理器包括信号输入端、第一输出端和第二输出端，信号输入端用于接收经过放大处理的回波信号，结果输出端用于输出测距结果，第二输出端配置为用于输出增益控制指令；增益控制电路分别与第二输出端、放大电路相连接，用于根据增益控制指令向放大电路输出增益控制信号。即本申请所提供的放大电路的增益不是固定的，而是根据回波信号对放大电路的增益进行调整，从而可以对发射余波和回波进行区分，从而能够避免对待测距离造成误测。

实施例二

本实施例提供了一种超声测距设备，该设备设置有上一实施例所提供的超声波测距电路，且仅设置有一个超声头，即该超声头即用于发射超声波，也用于检测回波并输出回波信号，并将该回波信号输出到超声波测距电路。该电路包括信号预处理电路、放大电路、处理器和增益控制电路。其中，信号预处理电路与超声波测距设备的超声头的回波信号输出端相连接，用于对回波信号输出端输出的回波信号进行预处理；放大电路用于根据接收到的增益控制信号对经过预处理的回波信号进行放大处理；处理器包括信号输入端、第一输出端和第二输出端，信号输入端用于接收经过放大处理的回波信号，结果输出端用于输出测距结果，第二输出端配置为用于输出增益控制指令；增益控制电路分别与第二输出端、放大电路相连接，用于根据增益控制指令向放大电路输出增益控制信号。即本申请所提供的放大电路的增益不是固定的，而是根据回波信号对放大电路的增益进行调整，从而可以对发射余波和回波进行区分，从而能够避免对待测距离造成误测。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种超声波测距电路，应用于超声测距设备，其特征在于，所述超声波测距电路包括信号预处理电路、放大电路、处理器和增益控制电路，其中：

所述信号预处理电路与所述超声波测距电路的超声头的回波信号输出端相连接，用于对所述回波信号输出端输出的回波信号进行预处理；

所述放大电路与所述信号预处理电路的信号输出端相连接，用于根据接收到的增益控制信号对所述经过预处理的回波信号进行放大处理；

所述处理器包括信号输入端、第一输出端和第二输出端，所述信号输入端用于接收经过放大处理的回波信号，所述第一输出端配置为用于输出所述处理器根据所述回波信号处理得到的测距结果，所述第二输出端配置为用于输出所述处理器根据所述回波信号得到的增益控制指令；

所述增益控制电路分别与所述第二输出端、所述放大电路相连接，用于根据所述增益控制指令向所述放大电路输出所述增益控制信号。

2.如权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于，所述信号预处理电路包括滤波电路和跟随电路，其中：

所述滤波电路用于对回波信号输出端输出的回波信号进行滤波处理，以滤除其中的杂波；

所述跟随电路用于对所述滤波电路输出的回波信号进行电压跟随处理。

3.如权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于，所述处理器包括单片机元件或DSP元件。

4.如权利要求1所述的超声波测距电路，其特征在于，所述增益控制电路包括增益指令处理电路和增益信号放大电路，其中：

所述增益指令处理电路用于将所述增益控制指令转换为增益控制信号；

所述增益信号放大电路用于对所述增益指令处理电路输出的增益控制信号进行放大处理。

5.如权利要求4所述的超声波测距电路，其特征在于，所述增益指令处理电路包括数模转换电路。

6.一种超声测距设备，其特征在于，设置有如权利要求1～5任一项所述的超声波测距电路。

7.如权利要求6所述的超声测距设备，其特征在于，仅包括一个超声头，其中：

所述超声头用于发射超声波，还用于接收被测物体所反射的回波，并根据所述回波向所述超声波测距电路输出回波信号。