基于有阻尼自由振动的超声波测量距离的方法

摘要

本发明公开了一种基于有阻尼自由振动的超声波测量距离的方法，该方法具体为：正弦波发生器输出个波形完整且连续的正弦波，该正弦波通过功率放大电路放大后激励超声波发射器发出超声波，同时超声波接收器开始接收超声波，计时器开始计时，个正弦波输出完成后，正弦波发生器输出的标识信号S从低电平变为高电平；同时，正弦波发生器输出个波形完整但相位倒相的正弦波；再判断超声波接收器是受迫振动还是有阻尼自由振动，超声波接收器处于受迫振动的所有时间就是超声波的踱越时间，由踱越时间通过计算可以得到待测距离。本发明充分利用了超声波振子的有阻尼自由振动特性，可以准确、有效地测量超声波的踱越时间，提高超声波测距的精度。

主权项

1.一种基于有阻尼自由振动的超声波测量距离的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：（1）正弦波发生器输出个波形完整且连续的正弦波，该正弦波通过功率放大电路放大后激励超声波发射器发出超声波，计时器开始计时，同时超声波接收器开始接收超声波，在超声波接收器输出电信号的每一个正向过零时刻，过零检测电路输出正向锁存脉冲P，为自然数，，为超声波的踱越时间，为正弦波发生器输出电信号的角频率；（2）个正弦波输出完成后，正弦波发生器输出的标识信号S从低电平变为高电平；同时，正弦波发生器输出个波形完整但相位倒相的正弦波，此波形输出完成后，正弦波发生器不再输出信号；为自然数；（3）标识信号S的上升沿将计时器的值捕获并存贮到数据存贮器中，同时此标识信号S的上升沿设置锁存脉冲P 的上升沿有效；（4）锁存脉冲P的上升沿依次捕获计时器的值、......并存贮到数据存贮器中，为自然数，，为超声波接收器振子有阻尼自由振动的周期数，为正弦波发生器输出正弦波的数目；（5）从数据存贮器中读取、、......，并计算、、、......；（6）根据、......的值判断超声波接收器是受迫振动还是有阻尼自由振动，当（）时，接收器处于受迫振动状态，为正弦波发生器输出电信号的角频率；当（）时，接收器处于有阻尼自由振动状态，为有阻尼自由振动的频率，受迫振动周期记为、......，为超声波接收器受迫振动次数，为自然数，；（7）计算=+++......+-，为发射器输出的超声波信号与正弦波发生器输出的电信号之间的相移时间，为定值；（8）若为反射式测距，根据计算待测距离；若为直射式测距，根据计算待测距离，其中：是超声波在介质中的传播速度，单位是，是超声波从发射到接收所经过的时间，单位是秒。