專利名稱：超聲波測距儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于距離測量技術領域，特別涉及到一種利用超聲波技術測量兩點間直線 距離的裝置。
背景技術：
目前測量兩點間直線距離的方法很多，如用直尺、卷尺直接測量，用激光測距等方 法測量，但大多存在有測量不方便、測量誤差較大或測量儀器昂貴等不足。目前超聲波測距 裝置大多利用超聲波遇到障礙物的反射波進行數(shù)據(jù)分析，通過測得測量現(xiàn)場溫度，利用在 一定溫度下聲波在空氣中的傳播速度的特定值及超聲波發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)聲 物體與障礙物的距離，如目前應用廣泛的汽車倒車雷達工作原理就是這樣。這種測量方法 存在的問題一是被測點必須有用于反射波的足夠大的障礙物存在，同時，反射波的強度與 障礙物的表面材質、障礙物的形狀、超聲波反射角度等因素有關，接收到的超聲波反射信號 衰減較多且不穩(wěn)定，所以測量距離較近、誤差較大；問題二是，必須先測出測量現(xiàn)場的溫度， 再進行數(shù)據(jù)處理，否則誤差較大，而溫度的測量需要較長的時間，測量的結果也存在誤差， 最終造成了測距結果的誤差，同時增加了儀器的制造成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種超聲波測距儀，是一種使用方便、測量精確快捷、成本低廉的測 距儀器。本發(fā)明采用的技術方案是超聲波測距儀由主機和副機構成，主機的結構為控 制電路的輸出端分別聯(lián)接數(shù)據(jù)采集處理儲存電路和無線電發(fā)射電路；數(shù)據(jù)采集處理儲存電 路的輸出端分別聯(lián)接超聲波接收器和顯示器及驅動電路；校準電路的輸出端聯(lián)接數(shù)據(jù)采集 處理儲存電路的輸入端；主機電源分別聯(lián)接顯示器及驅動電路，數(shù)據(jù)采集處理儲存電路，無 線電發(fā)射電路，超聲波接收器、控制電路、校準電路；副機的結構為，無線電接收電路聯(lián)接超聲波產生及放大電路，超聲波產生及放大 電路聯(lián)接超聲波發(fā)射器；副機電源分別聯(lián)接無線電接收電路、超聲波產生及放大電路。主機的無線電發(fā)射電路發(fā)出無線電信號，副機的無線電接收電路收到無線電信號 后通過超聲波產生及放大電路聯(lián)接超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波，主機的超聲波接收器接收 后，通過數(shù)據(jù)處理，在顯示器上顯示出主機和副機間的距離數(shù)據(jù)。主機的校準電路和數(shù)據(jù)采集處理儲存電路可測出主機與副機距離為零及特定已 知距離的時間參數(shù)并儲存，用于數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明的有益效果是提供了一種使用方便、測量精確快捷、成本低廉的測距儀 器，使用時只要把超聲波測距儀的主機和副機放在被測兩點，按下測量按鈕開關后，即可在 主機上直接顯示出兩點間距離，測距范圍從幾厘米到數(shù)百米，誤差可達毫米級，超聲波測距 儀體積小巧，攜帶方便，電能消耗很少，可長期用電池供電，在生產、生活中用途廣泛。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是主機1的電路原理方框圖；圖3為副機2的電路原理方框圖。圖中1-主機，2-副機。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示本發(fā)明超聲波測距儀由主機1和副機2構成，主機1的結構為控制電路的輸出端分別聯(lián)接數(shù)據(jù)采集處理儲存電路和無線電發(fā) 射電路；數(shù)據(jù)采集處理儲存電路的輸出端分別聯(lián)接超聲波接收器和顯示器及驅動電路；校準電路的輸出端聯(lián)接數(shù)據(jù)采集處理儲存電路的輸入端；主機1電源分別聯(lián)接顯示器及驅動電路，數(shù)據(jù)采集處理儲存電路，無線電發(fā)射電 路，超聲波接收器、控制電路、校準電路；副機2的結構為，無線電接收電路聯(lián)接超聲波產生及放大電路，超聲波產生及放 大電路聯(lián)接超聲波發(fā)射器；副機電源分別聯(lián)接無線電接收電路、超聲波產生及放大電路。校準電路測定并儲存主機、副機距離為零時超聲波反射和接收的時間差，測定并 儲存主機、副機距離為已知標準距離時超聲波反射和接收的時間差，用于數(shù)據(jù)處理。主機發(fā)出無線電信號，副機收到無線電信號后發(fā)出超聲波，主機接收副機發(fā)出的 超聲波，通過數(shù)據(jù)處理，顯示出主機和副機間的距離數(shù)據(jù)。主機1的校準電路和數(shù)據(jù)采集處理儲存電路可測出主機1與副機2距離為零及特 定已知距離的時間參數(shù)并儲存，用于數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明超聲波測距儀的工作原理是使用前先對儀器校準，包括零距離校準和標 準距離校準。零距離校準是使主機和副機距離為零，測出超聲波發(fā)射和接收的時間差T0，這 個時間差主要是超聲波發(fā)射、接收器對電信號的延遲、超聲波信號的解調、計時觸發(fā)電路 的延遲等因素產生的。標準距離校準是在測量前，測定該環(huán)境溫度條件下某一特定已知距 離，如1米，超聲波發(fā)射和接收的時間差Tl，用該數(shù)據(jù)作為基準，通過測得未知距離兩點間 超聲波的傳播時間TX，計算出未知兩點間距離S，計算式為S= (τχ-το)/τι。由于電磁波的 傳播速度比超聲波在空氣中的傳播速度大的多，無線電信號從主機到副機的傳播時間可以 忽略不計。本發(fā)明超聲波測距儀的工作過程是測量前先對儀器校準，將主機、副機正面相對 靠在一起，按下零距離校準按鈕，然后將主機、副機放在已知標準距離，如1米，的兩端，按 下標準距離校準按鈕，儀器進行自動校準并儲存數(shù)據(jù)。測量時，把主機和副機分別放置在被 測距離的兩端點，并使安裝超聲波發(fā)射器和接收器正面的儀器正面相對，按下主機測量按 鈕，主機控制電路啟動無線電發(fā)射電路發(fā)出電磁波信號，同時，觸發(fā)數(shù)據(jù)處理電路的計時器 開始計時。副機無線電接收電路收到主機的無線電號后，啟動副機的超聲波產生放大電路 工作，產生的超聲波電信號驅動超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波。超聲波經空氣傳播到達主機的 超聲波接收器，超聲波接收器將超聲波信號轉化成電信號，送到主機的信號處理電路，經放大、檢波，觸發(fā)計時器電路停止計時，通過數(shù)據(jù)處理電路對測得的數(shù)據(jù)及儲存器中的校準數(shù) 據(jù)進行處理、計算，得到兩點間的距離數(shù)據(jù)，送到顯示器及驅動電路，在顯示屏上顯示出兩 點間距離。本發(fā)明超聲波測距儀中的電路元件選擇超聲波發(fā)射器可選用發(fā)射40KHz超聲波 的壓電陶瓷發(fā)射頭，接收器選擇配套的40KHz超聲波壓電陶瓷接收器。數(shù)據(jù)采集處理儲存 電路可選用單片機進行數(shù)據(jù)處理、存儲，如AT89C51單片機。無線電發(fā)射電路和無線電接收 電路可選用現(xiàn)有的無線電發(fā)射、接收模塊，如工作頻率為315MHz的成品無線接收、發(fā)射模 塊。顯示器及驅動電路可選用現(xiàn)有的數(shù)碼液晶顯示屏或多位數(shù)碼管。校準電路、控制電路、 超聲波產生及放大電路為現(xiàn)有技術。主機、副機電源可選用電池供電。本發(fā)明超聲波測距儀可根據(jù)需要，制成不同精度等級、不同測量范圍、不同體積大 小的系列產品。本發(fā)明超聲波測距儀僅可對空氣中無障礙物的兩點間直線距離進行測量。高速氣 流會對測量結果產生誤差，應避免戶外強風情況下使用。儀器存在毫米級的測量誤差。每 次高精度、精確測量前，應對儀器校準。一般情況下，零距離校準可定期進行校準，如半年一 次，標準距離校準應在每次測量環(huán)境變化后進行校準。
權利要求
1.超聲波測距儀，由主機(1)和副機(2)構成，其特征在于主機(1)的結構為控制 電路的輸出端分別聯(lián)接數(shù)據(jù)采集處理儲存電路和無線電發(fā)射電路；數(shù)據(jù)采集處理儲存電路 的輸出端分別聯(lián)接超聲波接收器和顯示器及驅動電路；校準電路的輸出端聯(lián)接數(shù)據(jù)采集處 理儲存電路的輸入端；主機電源分別聯(lián)接顯示器及驅動電路，數(shù)據(jù)采集處理儲存電路，無線 電發(fā)射電路，超聲波接收器、控制電路、校準電路；副機O)的結構為，無線電接收電路聯(lián)接超聲波產生及放大電路，超聲波產生及放大 電路聯(lián)接超聲波發(fā)射器；副機電源分別聯(lián)接無線電接收電路、超聲波產生及放大電路；主機(1)的無線電發(fā)射電路發(fā)出無線電信號，副機⑵的無線電接收電路收到無線電 信號后通過超聲波產生及放大電路聯(lián)接超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波，主機(1)的超聲波接收 器接收后，通過數(shù)據(jù)處理，在顯示器上顯示出主機和副機間的距離數(shù)據(jù)。
全文摘要
超聲波測距儀，屬于距離測量技術領域，特別涉及到一種利用超聲波技術測量兩點間直線距離的裝置，主要技術特征是超聲波測距儀由主機和副機構成，主機的無線電發(fā)射電路發(fā)出無線電信號，副機的無線電接收電路收到無線電信號后通過超聲波產生及放大電路聯(lián)接超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波，主機的超聲波接收器接收后，通過數(shù)據(jù)處理，在顯示器上顯示出主機和副機間的距離數(shù)據(jù)，是一種使用方便、測量精確快捷、成本低廉的測距儀器。
文檔編號G01S11/14GK102129071SQ20101054309
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權日2010年11月9日
發(fā)明者崔浩, 崔耀華 申請人:襄垣縣樹元電器有限公司