一种超声波测距盲区调节方法及超声波传感器与流程

1.本发明属于超声波测距技术领域，具体涉及一种超声波测距盲区调节方法及超声波传感器。


背景技术：

2.现有超声波传感器中大多采用压电陶瓷作为换能晶片，分别布置于发射端与接收端，并通过对发射端压电陶瓷施加电压的方式，使其发生振动而产生超声波。若增加对发射端压电陶瓷施加的电压，不仅会增大超声波传感器所消耗的功率，还会增大压电陶瓷的机械振动频率，使超声波的功率密度增大，最终提高超声波的传播距离。当接收端压电陶瓷接收到反射回来的超声波时，会产生机械振动，将机械能转换成电能，再由放大电路对产生的电信号进行放大。
3.但实际由于惯性的原因，当停止对发射端压电陶瓷施加电压时，发射端压电陶瓷并不会立即停止振动，而是产生一定时间的余振，且停止施加电压前，施加的电压越大，余振持续的时间越长。
4.由余振产生的超声波随着时间的增加，其振动频率随之减小，使超声波的功率密度减小，最终减小了超声波的传播距离。即由余振产生的超声波的回波，相较于正常振动产生的超声波的回波，若被接收端压电陶瓷提前接收，会导致输出错误的测量距离(即盲区距离)。因此需要判断当前超声波传感器发射端功率下，最大盲区距离的大小，并屏蔽该盲区距离以内的测量距离结果，以减小测量误差。
5.为减小测量误差，一些仪表采用设定盲区距离为某一固定经验值的方法，此方法虽然有较好的近距离测量效果，但在远距离测量时，会受到余振产生的超声波回波的影响；也有采用将盲区距离作为一个可调数值的方法，面对不同工况时，手动调整盲区距离，以实现减小远/近距离的测量误差，但这种方法在面对测量近距离及远距离的情况时，都需要重新对盲区距离的数值进行调节，且手动调节的误差较大。
6.因此，需要设计一种超声波测距盲区的调节方法，能够动态调节盲区距离值，提高测量准确性和稳定性。


技术实现要素：

7.鉴于现有技术中存在上述问题，本发明的目的是提供一种超声波测距盲区调节方法，通过判断超声波传感器接收端的回波接收次数、回波丢失次数是否超出相应的阈值来判断当前是否调节发射端功率，依靠发射端功率与盲区距离值的对应关系来动态调节盲区距离值，从而提高超声波测距的准确性和稳定性。
8.一种超声波测距盲区调节方法，用于通过判断回波接收次数和回波丢失次数是否超过阈值来调节超声波传感器发射端的发射功率，从而动态调整盲区距离值，所述调节方法具体包括如下步骤：
9.步骤一、为超声波传感器的每个发射端配置盲区距离经验值；
10.步骤二、规定回波丢失次数阈值、回波接收次数阈值；
11.步骤三、判断超声波传感器是否有回波，若有回波则回波接收次数加1，若无回波则回波丢失次数加1；
12.步骤四、判断回波接收次数、回波丢失次数是否超出相应阈值，若超出则根据判断结果减小或增加相应发射端功率，若未超出则返回步骤三；
13.步骤五、根据超声波传感器发射端功率的大小更新盲区距离经验值；
14.步骤六、将回波接收次数、回波丢失次数清零后返回步骤三。
15.为了判断是否调节发射端的功率大小，所述判断回波接收次数、回波丢失次数是否超出相应阈值的具体过程如下：若回波接收次数超出相应阈值，则减小相应发射端功率，若未超出则返回步骤三；若回波丢失次数超出相应阈值，则增加相应发射端功率，若未超出则返回步骤三。
16.所述盲区距离经验值包括最小盲区距离值和最大盲区距离值。
17.为了动态调节盲区距离经验值，所述盲区距离经验值与超声波传感器发射端的功率为一一对应关系，所述对应关系通过参数修改。
18.本发明的另一方面，还提出一种超声波传感器，所述超声波传感器执行上述超声波测距盲区调节方法。
19.本发明的有益效果是：该超声波测距盲区调节方法及超声波传感器，通过判断超声波传感器接收端的回波接收次数、回波丢失次数是否超出相应的阈值来判断当前是否调节发射端功率，依靠发射端功率与盲区距离值的对应关系来动态调节盲区距离值；相较于现有技术中通过设定固定盲区距离值来提高超声波测距准确性的方法，该方法测量距离的适用性更广，能够适用于不同的工况；相较于现有技术中通过手动调节盲区距离值来提高测距准确性的方法，该方法避免了可能存在的手动调节误差，测量的准确性更高，且更加稳定。
附图说明
20.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
21.图1是本发明的调节方法的流程图；
22.图2是本发明发射端最小功率下测量盲区距离的示意图；
23.图3是本发明适当增加发射端功率后的测量盲区距离的示意图；
24.图4是本发明发射端最大功率下测量盲区距离的示意图。
具体实施方式
25.实施例一
26.如图1所示，一种超声波测距盲区调节方法，用于通过判断回波接收次数和回波丢失次数是否超过阈值来调节超声波传感器发射端的发射功率，从而动态调整盲区距离值，所述调节方法具体包括如下步骤：
27.步骤一、为超声波传感器的每个发射端配置盲区距离经验值，所述盲区距离经验值包括最小盲区距离值和最大盲区距离值，此时，自动调节盲区距离的数值介于最小盲区
距离值和最大盲区距离值之间。
28.步骤二、规定回波丢失次数阈值、回波接收次数阈值，用于判断是否调节发射端的功率。
29.步骤三、判断超声波传感器是否有回波，若有回波则回波接收次数加1，若无回波则回波丢失次数加1；具体的，在当前超声波传感器发射端功率下，若未接收到回波，则回波丢失次数的数值加1，若接收到回落，则回收接收次数的数值加1。
30.步骤四、判断回波接收次数、回波丢失次数是否超出相应阈值，若回波接收次数超出相应阈值，则减小相应发射端功率，若未超出则返回步骤三；若回波丢失次数超出相应阈值，则增加相应发射端功率，若未超出则返回步骤三。
31.步骤五、根据超声波传感器发射端功率的大小更新盲区距离经验值，盲区距离经验值与超声波传感器发射端的功率为一一对应关系，对应关系可通过参数修改，便于适用于不同的工况。
32.步骤六、将回波接收次数、回波丢失次数清零后返回步骤三，从而进行下一次判断。
33.如图2所示，当前超声波传感器发射端功率为最小值时，其最小盲区距离约为0.64m。
34.如图3所示，当增加发射端功率时，盲区距离值随当前发射端功率自动进行更新，此时当前盲区距离约为0.73m。
35.如图4所示，当前超声波传感器发射端功率调整为最大功率时，盲区距离值随当前发射端功率自动进行更新，此时当前盲区距离约为0.79m。
36.实施例二
37.本发明的另一方面，还提出一种超声波传感器，所述超声波传感器执行上述超声波测距盲区调节方法。
38.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。