CN212301880U - 一种自适应环境的超声波测距系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种自适应环境的超声波测距系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射单元、超声波接收模块、输出模块和支架，所述超声波接收模块包括第一超声波接收单元和第二超声波接收单元，通过在超声波测距系统中增加了一个超声波接收单元，可抵消环境中其它因素(如温度、湿度、气压等)的影响，解决了现有超声波测距中测距结果因环境因素导致的误差较大的问题，提高了测量精度；同时本实用新型公开的自适应环境的超声波测距系统结构简单、简化了电路以及计算逻辑，可以节省产品成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波测距技术领域，更准确地说，涉及一种自适应环境的超声波测距系统。
背景技术
超声波测距是利用超声波发射信号与超声波接收回波信号的传播时间乘超声波的传播速度来进行距离的测量。由于超声波的传播时间比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而利用超声波进行测距的应用越来越广泛。
在空气中，常温下超声波的传播速度是334m/s，但其传播速度受环境(温度、湿度、气压等)因素的影响比较明显，导致测出的距离存在一定的误差。目前的测量方法有相位检测法、声波幅值法、渡越时间检测法，其中渡越时间检测法应用最广。渡越时间检测法是通过测得超声波发射到接收到回波的时间t，并通过公式(L＝Vt/2)计算得出距离L的值，公式中V为声波在空气中的传输速度。由于声波在空气中的速度受温度、湿度、气压都有一定影响，其中温度对声音的传播速度影响最大，所以在使用渡越时间检测法时一般都会加上“温度补偿”的方法来获取更准确的数值。通常使用的温度补偿计算空气中声速的公式为：V＝331.45+0.607T，T为空气温度。温度补偿计算公式虽然使用简单，但仍然没有考虑特定情况下的测距使用，同时也没有考虑除温度以外其它环境因素的影响。
还有通过在超声波测距装置中添加温度传感器、湿度传感器来进行温度、湿度补偿，提高测距精度，这样的结构设计增加了电路设计的难度，同时增加了产品的成本。
实用新型内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种自适应环境的超声波测距系统，以解决现有超声波测距中因环境因素影响导致的测量精度低的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
本实用新型提供了一种自适应环境的超声波测距系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射单元、超声波接收模块、输出模块，所述微控制器模块包括控制器单元、计时单元和计算单元，其中：
还包括支架，且所述微控制器模块、所述超声波发射单元、所述超声波接收模块和所述输出模块设置于所述支架上；
所述超声波接收模块包括第一超声波接收单元和第二超声波接收单元；
所述第一超声波接收单元和所述超声波发射单元设置于所述支架的同一水平平面；
所述第二超声波接收单元和所述第一超声波接收单元位于所述支架的同一垂直平面。
优选的，所述微控制器模块对所述超声波发射单元和所述超声波接收模块输入的数据进行处理，并将结果通过所述输出模块输出。
优选的，所述输出模块以数字显示屏的形式输出，和/或以语音形式进行播报输出。
优选的，所述微控制器模块、所述超声波发射单元、所述超声波接收模块和所述输出模块以无线通信的方式进行通信连接。
优选的，所述支架为设备外壳。
优选的，所述支架包括PCB板和连接部，所述PCB板包括第一PCB板和第二PCB板。
优选的，所述超声波发射单元和所述第一超声波接收单元设置在所述第一PCB板上，所述第二超声波接收单元设置在所述第二PCB板上。
优选的，将所述自适应环境的超声波测距系统垂直置于被测目标上方，所述自适应环境的超声波测距系统与被测目标之间的长度或高度为未知距离L，所述微控制器模块发出控制指令给所述超声波发射单元发射超声波并开始计时，从所述超声波发射单元发射的超声波到达被测目标，返回的超声波信号到达第一超声波接收单元的时间为t1，到达第二超声波接收单元的时间为t2，所述第一超声波接收单元和第二超声波接收单元的距离为已知的固定值d，可以计算得出当前环境条件下的超声波速度V＝d/(t2-t1)，进而可以计算得出被测目标的距离L＝V*t1/2。
本实用新型公开的一种自适应环境的超声波测距系统，可抵消环境中其它因素(如温度、湿度、气压等)的的影响，解决了现有超声波测距中测距结果因环境因素导致的误差较大的问题，提高了测量精度；同时本实用新型公开的自适应环境的超声波测距系统结构简单、简化了电路以及计算逻辑，可以节省产品成本。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型自适应环境的超声波测距系统的整体框图示意图。
图2是本实用新型自适应环境的超声波测距系统的优选结构示意图。
图3是本实用新型自适应环境的超声波测距系统的一个实施例示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本实用新型公开了一种自适应环境的超声波测距系统，如图1所示，所述自适应环境的超声波测距系统，包含微控制器模块10以及与其连接的超声波发射单元20、超声波接收模块30和输出模块40，所述微控制器模块10包括控制器单元、计时单元和计算单元。微控制器模块10可发出控制指令给超声波发射单元20，同时对所述超声波发射单元20和所述超声波接收模块30输入的数据进行处理，并将结果通过所述输出模块40输出。
本实用新型公开的一种自适应环境的超声波测距系统，如图2所示，还包括支架50，且所述微控制器模块10、所述超声波发射单元20、所述超声波接收模块30和所述输出模块40(图2中未示出)均设置于所述支架50上。所述超声波接收模块30包括第一超声波接收单元31和第二超声波接收单元32，所述第一超声波接收单元31和所述超声波发射单元20设置于所述支架50的同一水平平面；所述第二超声波接收单元32和所述第一超声波接收单元31设置于所述支架50的同一垂直平面。
所述微控制器模块10、所述超声波发射单元20、所述超声波接收模块30和所述输出模块40可以以无线通信的方式进行通信连接，此时所述支架50为设备外壳，对微控制器模块10、所述超声波发射单元20、所述超声波接收模块30和所述输出模块起到支撑固定作用。
作为优选的技术方案：所述支架50包括PCB板和连接部52，所述PCB板包括第一PCB板511和第二PCB板512，所述超声波发射单元20和所述第一超声波接收单元31设置在所述第一PCB板511上，并与其进行电连接；所述第二超声波接收单元32设置在所述第二PCB板512上，并与其进行电连接。所述连接部52可以为设备外壳，对承载超声波发射单元、接收模块及周边硬件电路的第一PCB板511和第二PCB板512，起到固定其相对位置的作用。
作为优选的技术方案：微控制器模块10将结果通过所述输出模块40输出，所述输出模块40可以以数字显示屏的形式输出，和/或以语音形式进行播报输出。
在使用上述自适应环境的超声波测距系统进行测距时，如图3所示，将测距系统垂直置于被测目标60上方，此时测距系统与被测目标之间的长度或高度71为未知距离L，由自适应环境的超声波测距系统的微控制器模块10发出控制指令给超声波发射单元20发射超声波并开始计时，从超声波发射单元20发射的超声波到达被测目标60时，返回的超声波信号到达第一超声波接收单元31的时间为t1，到达第二超声波接收单元32的时间为t2，那么从第一超声波接收单元31至第二超声波接收单元32的时间为t2-t1，他们之间的距离72为已知的固定值d，由公式可以计算得出当前环境条件下的超声波速度V＝d/(t2-t1)。进而可以计算出被测目标的距离L＝V*t1/2。
本实用新型提供的自适应环境的超声波测距系统需要满足第一超声波接收单元31和第二超声波接收单元32必须与被测目标60处于同样的环境条件下，才能保证声波的速度V的值是等速相同的。所述环境条件可以是在空气中，也可以是均匀的液体中。
以上，本实用新型公开的一种自适应环境的超声波测距系统，可抵消环境中其它因素(如温度、湿度、气压等)的的影响，解决了现有超声波测距中测距结果因环境因素导致的误差较大的问题，提高了测量精度；同时本实用新型公开的自适应环境的超声波测距系统结构简单、简化了电路以及计算逻辑，可以节省产品成本。
虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种自适应环境的超声波测距系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射单元、超声波接收模块和输出模块，所述微控制器模块包括控制器单元、计时单元和计算单元，其特征在于：
还包括支架，且所述微控制器模块、所述超声波发射单元、所述超声波接收模块和所述输出模块设置于所述支架上；
所述超声波接收模块包括第一超声波接收单元和第二超声波接收单元；
所述第一超声波接收单元和所述超声波发射单元设置于所述支架的同一水平平面；
所述第二超声波接收单元和所述第一超声波接收单元设置于所述支架的同一垂直平面；
所述微控制器模块对所述超声波发射单元和所述超声波接收模块输入的数据进行处理，并将结果通过所述输出模块输出。
2.根据权利要求1所述的自适应环境的超声波测距系统，其特征在于：所述输出模块以数字显示屏的形式输出，和/或以语音形式进行播报输出。
3.根据权利要求1所述的自适应环境的超声波测距系统，其特征在于：所述微控制器模块、所述超声波发射单元、所述超声波接收模块和所述输出模块以无线通信的方式进行通信连接。
4.根据权利要求3所述的自适应环境的超声波测距系统，其特征在于：所述支架为设备外壳。
5.根据权利要求1所述的自适应环境的超声波测距系统，其特征在于：所述支架包括PCB板和连接部，所述PCB板包括第一PCB板和第二PCB板。
6.根据权利要求5所述的自适应环境的超声波测距系统，其特征在于：所述超声波发射单元和所述第一超声波接收单元设置在所述第一PCB板上，所述第二超声波接收单元设置在所述第二PCB板上。
7.根据权利要求1所述的自适应环境的超声波测距系统，其特征在于：将所述自适应环境的超声波测距系统垂直置于被测目标上方，所述自适应环境的超声波测距系统与被测目标之间的长度或高度为未知距离L，所述微控制器模块发出控制指令给所述超声波发射单元发射超声波并开始计时，从所述超声波发射单元发射的超声波到达被测目标，返回的超声波信号到达第一超声波接收单元的时间为t1，到达第二超声波接收单元的时间为t2，所述第一超声波接收单元和第二超声波接收单元的距离为已知的固定值d，可以计算得出当前环境条件下的超声波速度V＝d/(t2-t1)，进而可以计算得出被测目标的距离L＝V*t1/2。
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| CN202020257955.6U CN212301880U (zh) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | 一种自适应环境的超声波测距系统 |
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| CN202020257955.6U CN212301880U (zh) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | 一种自适应环境的超声波测距系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116295147A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 山东珞珈计量检测有限公司 | 一种防水卷材测量数据误差智能处理方法及系统 |
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2020
- 2020-03-05 CN CN202020257955.6U patent/CN212301880U/zh active Active
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