一种超声波测距系统、回波取值方法及装置与流程

本发明涉及超声波测距技术领域，特别是涉及一种超声波测距系统回波取值方法及装置。本发明还涉及一种超声波测距系统。

背景技术：

由于超声波指向性强，能量消耗慢，在介质中传播距离较远，因而超声波被广泛应用于距离测量，超声波测距系统因此产生。超声波测距系统的测距原理为：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻开始计时，超声波在介质中传播，遇到障碍物时反射回来，在接收器接收到反射回波时停止计时，根据记录的这一时间和超声波在介质中的传播速度，则可计算出发射位置距离障碍物的距离。

现有技术中，超声波测距系统根据确定回波测量时间的方法是：从发射超声波的时刻开始计时，到接收到第一个回波截止所记录的时间，取这一时间来计算距离值。然而，由于应用场景中环境的变化和影响，反射回的超声波强度会变化，会使记录接收时刻有误差，因此以上述方法确定测量时间取值，会使计算结果出现较大误差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超声波测距系统回波取值方法及装置，与现有方法相比，提高了测量准确度。本发明还提供一种超声波测距系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超声波测距系统回波取值方法，包括：

计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完所述回波的时刻所经历的时间，记为第二时间；

根据所述第一时间、所述第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，所述超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

可选地，所述预设时段为发射超声波过程的a％时段，所述第一时间记为T，所述第二时间记为T₂，所述超声波的发射时间记为T₁；

根据如下公式计算所述时间测量值，表示为t＝T-a％T₁+a％T₂。

可选地，所述预设时段为发射超声波过程的中间时段；

根据如下公式计算所述时间测量值，表示为t＝T-50％T₁+50％T₂。

一种超声波测距系统回波取值装置，包括：

计时模块，用于计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完所述回波的时刻所经历的时间，记为第二时间；

第一计算模块，用于根据所述第一时间、所述第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，所述超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

可选地，所述预设时段为发射超声波过程的a％时段，所述第一时间记为T，所述第二时间记为T₂，所述超声波的发射时间记为T₁；

所述第一计算模块具体用于根据如下公式计算所述时间测量值，表示为t＝T-a％T₁+a％T₂。

可选地，所述预设时段为发射超声波过程的中间时段；

所述第一计算模块具体用于根据如下公式计算所述时间测量值，表示为t＝T-50％T₁+50％T₂。

一种超声波测距系统，包括：

如上所述的超声波测距系统回波取值装置；

第二计算模块，用于根据所述时间测量值和超声波的传播速度计算距离值。

可选地，还包括温度测量模块，用于测量环境温度；

所述第二计算模块用于根据所述时间测量值和超声波的传播速度计算距离值包括：

所述第二计算模块具体用于根据测量获得的环境温度校正超声波的传播速度，根据所述时间测量值和校正后的传播速度计算距离值。

可选地，还包括：

控制芯片，用于驱动声波换能器发射超声波；

声波换能器，用于发射超声波或者接收回波。

由上述技术方案可知，本发明所提供的超声波测距系统回波取值方法及装置以及超声波测距系统，计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完回波的时刻所经历的时间，记为第二时间；根据第一时间、第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，其中超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

超声波测距系统发射的超声波及反射回的回波，若受环境影响强度变化，会使记录接收到回波的时刻有误差，而本发明超声波测距系统回波取值方法及装置，根据测量的第一时间、第二时间和发射时间计算超声波测距系统发射超声波过程的预设时段到接收回波过程的相应时段经历的时间，作为时间测量值，与现有根据发射超声波的时刻和接收到回波的时刻确定时间取值的方法相比，受波信号强度变化的干扰影响小，因此可以降低测量误差，提高测量准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种超声波测距系统回波取值方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种超声波测距系统回波取值方法中测定时间测量值的波形示意图；

图3为本发明实施例提供的一种超声波测距系统回波取值装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种超声波测距系统回波取值方法，包括：

计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完所述回波的时刻所经历的时间，记为第二时间；

根据所述第一时间、所述第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，所述超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

超声波测距系统发射的超声波及反射回的回波，若受环境影响强度变化，会使记录接收到回波的时刻有误差，而本实施例超声波测距系统回波取值方法及装置，根据测量的第一时间、第二时间和发射时间计算超声波测距系统发射超声波过程的预设时段到接收回波过程的相应时段经历的时间，作为时间测量值，与现有根据发射超声波的时刻和接收到回波的时刻确定时间取值的方法相比，受波信号强度变化的影响小，因此可以降低测量误差，提高测量准确度。

下面结合具体实施方式对本实施例超声波测距系统回波取值方法进行详细说明。

请参考图1，本实施例超声波测距系统回波取值方法包括步骤：

S10：计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完所述回波的时刻所经历的时间，记为第二时间。

超声波测距系统对物体测量距离时，朝向物体发射超声波，超声波遇到障碍物反射回来，系统接收反射回的回波，计时从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间T；并计时从接收到回波的时刻到接收完回波的时刻所经历的时间，记为第二时间T₂。

S11：根据所述第一时间、所述第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，所述超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

具体的，所述预设时段为发射超声波过程的a％时段，可参考图2所示。则根据如下公式计算时间测量值t，表示为t＝T-a％T₁+a％T₂，其中T₁表示超声波的发射时间，即发射一个完整超声波所经历的时间。

示例性的，所述预设时段可以是发射超声波过程的中间时段，则具体根据如下公式计算所述时间测量值t，t＝T-50％T₁+50％T₂。

若受环境影响，反射回的回波强度有波动变化，系统接收到回波对应形成的脉冲边缘并不能形成锯齿形，因此现有方法中以接收到回波的时刻计算回波时间取值会产生较大误差；而本实施例回波取值方法，在记录接收到回波的时刻以及接收完回波的时刻虽然会有偏差，但根据两个时刻计算超声波测距系统发射超声波过程的预设时段到接收回波过程的相应时段经历的时间受影响小，因此本实施例方法以发射超声波过程中的预设时段，到接收回波过程的相应时段所经历的时间确定时间测量值，可降低测量误差，提高测量准确度。

相应的，本发明实施例还提供一种超声波测距系统回波取值装置，请参考图3，包括：

计时模块20，用于计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完所述回波的时刻所经历的时间，记为第二时间；

第一计算模块21，用于根据所述第一时间、所述第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，所述超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

本实施例超声波测距系统回波取值装置，由计时模块计时超声波测距系统从发射超声波的开始时刻到接收到回波的时刻所经历的时间，记为第一时间，以及计时从接收到回波的时刻到接收完回波的时刻所经历的时间，记为第二时间；第一计算模块根据第一时间、第二时间以及超声波的发射时间，计算发射超声波过程中的预设时段到接收回波过程中的相应时段所经历的时间，作为时间测量值，所述超声波的发射时间指发射一个完整超声波所经历的时间。

超声波测距系统发射的超声波及反射回的回波，若受环境影响强度变化，会使记录接收到回波的时刻有误差，而本实施例超声波测距系统回波取值装置，根据测量的第一时间、第二时间和发射时间计算超声波测距系统发射超声波过程的预设时段到接收回波过程的相应时段经历的时间，作为时间测量值，与现有根据发射超声波的时刻和接收到回波的时刻确定时间取值的方法相比，受波信号强度变化的影响小，因此可以降低测量误差，提高测量准确度。

本实施例超声波测距系统回波取值装置中，预设时段为发射超声波过程的a％时段，其中所述第一时间记为T，所述第二时间记为T₂，所述超声波的发射时间记为T₁；所述第一计算模块21具体用于根据如下公式计算所述时间测量值，表示为t＝T-a％T₁+a％T₂。

具体的，预设时段可以是发射超声波过程的中间时段，所述第一计算模块21具体用于根据如下公式计算所述时间测量值，表示为t＝T-50％T₁+50％T₂。

相应的，本发明实施例还提供一种超声波测距系统，包括：

以上所述的超声波测距系统回波取值装置；

第二计算模块，用于根据所述时间测量值和超声波的传播速度计算距离值。

本实施例超声波测距系统，回波取值装置根据测量的第一时间、第二时间和发射时间计算超声波测距系统发射超声波过程的预设时段到接收回波过程的相应时段经历的时间，作为时间测量值，与现有根据发射超声波的时刻和接收到回波的时刻确定时间取值的方法相比，受波信号强度变化的影响小，可以降低测量误差，提高测量准确度。

本实施例超声波测距系统还包括温度测量模块，用于测量环境温度；所述第二计算模块用于根据所述时间测量值和超声波的传播速度计算距离值包括：所述第二计算模块具体用于根据测量获得的环境温度校正超声波信号的传播速度，根据所述回波时间和校正后的传播速度计算距离值。

超声波在空气或者介质中的传播速度随温度变化会有变化，因此本实施例超声波测距系统，通过测量环境温度，并根据环境温度对超声波信号的传播速度进行校正，进行温度补偿，可提高测量精度。

本实施例超声波测距系统，还包括：

控制芯片，用于驱动声波换能器发射超声波；

声波换能器，用于发射超声波或者接收回波。

以上对本发明所提供的一种超声波测距系统、回波取值方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。