一种基于电压控制的超声波测距系统.pdf

本发明公开了一种基于电压控制的超声波测距系统，其特点是该测距系统由信号发送模块、信号接收模块和计数显示模块组成，所述信号发送模块由超声波发生电路与调制电路、载波信号电路、驱动电路和发射电路依次串接而成；所述信号接收模块由接收电路与AGC放大电路、倍压整流电路、比较器电路和测量电路依次串接而成；所述计数显示模块由计数锁存电路与译码显示电路依次串接而成。本发明与现有技术相比具有即时测量更远的距离，反应快，精度高，结构简单，稳定好，能测得十米左右的距离，精度为1厘米，随机误差在几毫米左右。

权利要求书
1.  一种基于电压控制的超声波测距系统，其特征在于该测距系统由信号发送模块、信号接收模块和计数显示模块组成，所述信号发送模块由超声波发生电路与调制电路、载波信号电路、驱动电路和发射电路依次串接而成；所述信号接收模块由接收电路与AGC放大电路、倍压整流电路、比较器电路和测量电路依次串接而成；所述计数显示模块由计数锁存电路与译码显示电路串接而成；所述调制电路由串联的两微分整流电路组成，一微分整流电路的输出接入测量电路，另一微分整流电路的输出分别接入计数锁存电路和译码显示电路；所述测量电路的输出分别接入计数锁存电路和译码显示电路；所述发射电路与接收电路为无线连接。

2.  根据权利要求1所述基于电压控制的超声波测距系统，其特征在于所述超声波发生电路采用CD4060振荡器。

3.  根据权利要求1所述基于电压控制的超声波测距系统，其特征在于所述载波信号电路采用与非门和RC振荡器。

4.  根据权利要求1所述基于电压控制的超声波测距系统，其特征在于所述驱动电路采用电感瞬间放电和脉冲高压驱动。

5.  根据权利要求1所述基于电压控制的超声波测距系统，其特征在于所述AGC放大电路采用两顺序级联的AD603芯片。

6.  根据权利要求1所述基于电压控制的超声波测距系统，其特征在于所述计数显示模块采用控制端的分时输出。

说明书一种基于电压控制的超声波测距系统
技术领域
本发明涉及电子探测技术领域，尤其是一种基于电压控制的非接触式超声波测距系统。
背景技术
目前，超声波已广泛地用于机械制造、电子冶金、宇航、石油化工、交通等领域，此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占有重要地位。超声波是频率高于20000赫兹的声波，它具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水和固体中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接以及医疗中的碎石和杀菌消毒等。由于传统的测距方式在某些场合不方便使用，因此逐渐出现了利用红外线、激光、电磁波、超声波等非接触式的测量方法。这些年来，随着超声波技术研究的不断深入，再加上其具有高精度、无损、非接触式等优点，超声波的应用已变得越来越普及。
 现有技术的超声波测距装置都是基于单片机制作，一般都通过软件延时显示，反应速度慢，精度低，随机误差大，尤其不能即时的测距，测量距离短。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于电压控制的超声波测距系统，采用微分整流、调制发送经放大的超声波信号和自动增益控制接收，在响应很小信号的同时输出稳定的信号，同时可以进行温度补偿，实现高精度的即时测距，而且反应快，稳定，能测得十米左右的距离，精度为1厘米，随机误差在几毫米左右。
本发明的目的是这样实现的：一种基于电压控制的超声波测距系统，其特点是该测距系统由信号发送模块、信号接收模块和计数显示模块组成，所述信号发送模块由超声波发生电路与调制电路、载波信号电路、驱动电路和发射电路依次串接而成；所述信号接收模块由接收电路与AGC放大电路、倍压整流电路、比较器电路和测量电路依次串接而成；所述计数显示模块由计数锁存电路与译码显示电路依次串接而成；所述调制电路由串联的两微分整流电路组成，一微分整流电路的输出接入测量电路，另一微分整流电路的输出分别接入计数锁存电路和译码显示电路；所述测量电路的输出分别接入计数锁存电路和译码显示电路；所述发射电路与接收电路为无线连接。
所述超声波发生电路采用CD4060振荡器。
所述载波信号电路采用与非门和RC振荡器。
所述驱动电路采用电感瞬间放电和脉冲高压驱动。
所述AGC放大电路采用两顺序级联的AD603芯片。
所述计数显示模块采用控制端的分时输出。
本发明与现有技术相比具有即时测量更远的距离，反应快，精度高，结构简单，稳定好，能测得十米左右的距离，精度为1厘米，随机误差在几毫米左右。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
参阅附图1，本发明由信号发送模块1、信号接收模块2和计数显示模块3组成，所述信号发送模块1由超声波发生电路11与调制电路12、载波信号电路13、驱动电路14和发射电路15依次串接而成；所述信号接收模块2由接收电路21与AGC放大电路22、倍压整流电路23、比较器电路24和测量电路25依次串接而成；所述计数显示模块3由计数锁存电路31与译码显示电路32串接而成；所述调制电路12由串联的两微分整流电路组成，一微分整流电路的输出接入测量电路25，另一微分整流电路的输出分别接入计数锁存电路31和译码显示电路32；所述测量电路25的输出分别接入计数锁存电路31和译码显示电路32；所述发射电路15与接收电路21为无线连接。
本发明这样进行超声波信号的发送：超声波发生电路11将高频信号输入调制电路12，超声波发生电路11采用CD4060振荡器产生高频信号，其频率由超声波的速度决定，即由温度来决定，起到一个温度补偿的作用。输入调制电路12的高频信号经第一个微分整流电路调制成脉冲信号后分两路输出，一路接入第二个微分整流电路再次进行调制，另一路分别接入计数锁存电路31和译码显示电路32。经第二个微分整流电路调制后的脉冲信号通过载波信号电路13的与非门和RC振荡器产生的40kHz超声波调制，然后经驱动电路14放大后由发射电路15进行发送，同时一个载波信号脉冲中要有足够周期的超声波，根据超声波发送探头的特性，只有在有足够周期数的超声波脉冲激励下发射电路15中的超声波探头才会起振并达到最大振幅，驱动电路14设有电感瞬间放电和脉冲高压驱动，以达到最大输出功率。接入计数锁存电路31的脉冲信号立即进行复位和清零并处于消隐状态。接入译码显示电路32的脉冲信号立即进行消隐，实现计数锁存电路31和译码显示电路32的双消隐，译码显示电路32中的数码管不显示数值，直到超声波接收端接收到反射的超声波后再显示数值。通过第二个微分整流电路加入了一个延时，使得发送超声波信号的时间比计数锁存电路31中的复位要推迟，即先复位后发送，实现正确计数。
本发明是这样进行超声波信号的接收：当发射电路15发射的超声波遇到物体或障碍物时会发生反射形成反射波，接收电路21将物体的反射波接收后输入AGC放大电路22，所述接收电路21通过两片AD603使得仪器可以在响应很小信号的同时输出稳定的信号，从而测量更远的距离。由于接收到的信号强弱不一，距离远信号小，距离近信号大，AGC放大电路22采用两顺序级联的AD603芯片进行自动增益控制，使接收到的强信号保持不变，同时能够响应非常弱小的信号。经AGC放大电路22自动增益后的信号输入倍压整流电路23，倍压整流电路23采用二极管与电容组成，它将接收到的高频正弦波整流后输入比较器电路24与经瞬时放大的发送端脉冲信号进行比较，使得用于输出的信号作为比较信号在瞬间被放大，从而使近距离的干扰信号无法对接收信号产生影响，使灵敏度得以大大增加，实现抗干扰，比较器电路24将比较后的信号接入测量电路25。所述计数显示模块3通过计数锁存电路31与内部锁存器及转换器相互配合，在分时输出选择控制端的控制下，采用分时输出方式，通过译码显示电路32显示3位十进制数。
以上只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。