一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，包括发射器、接收器及电脑端模块；所述发射器包括发射器外壳、发射器GPS接收器、发射器换能器及发射器微处理器；所述发射器GPS接收器和发射器换能器分别与发射器微处理器相连；所述接收器包括接收器外壳、接收器GPS接收器、接收器换能器、接收器RF模块及接收器微处理器，所述接收器GPS接收器、接收器换能器及接收器RF模块分别与接收器微处理器相连；所述电脑端模块包括电脑主体、电脑端模块外壳及电脑RF模块；所述电脑RF模块与电脑主体相连。本实用新型专利技术安装于被测物体上，采用超声波对射式测量方法，同步信号接收、距离测量、数据传输均采用无线传输，自动测量，测量精度精度高。

A high precision transmitting and receiving split type ultrasonic distance measuring system based on phase detection

The utility model discloses a split type high precision ultrasonic ranging system transceiver based on phase detection, including transmitter, receiver and computer terminal module; the transmitter includes a transmitter, receiver, transmitter shell transmitter GPS transducer and transmitter microprocessor; the transmitter GPS receiver and transmitter transducer are respectively connected with the transmitter to the receiver includes a microprocessor; the receiver shell, GPS receiver, receiver receiver receiver receiver transducer, RF module and microprocessor, the receiver GPS receiver, receiver transducer and receiver RF receiver module is respectively connected with the microprocessor; the computer module includes computer subject, computer terminal module shell and computer RF module; the RF module and the computer connected to the main computer. The utility model is mounted on the tested object, and adopts the ultrasonic measurement method, the synchronous signal reception, the distance measurement and the data transmission are all wireless transmission, automatic measurement, and the accuracy of measurement is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统
本技术涉及测距
，具体地说是涉及一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统。
技术介绍
在科学技术飞速发展的今天，测量技术也得到高速发展，测量精度的高低是衡量测量技术水平的重要标准。运动轨迹测量是精密测量的一个重要发展方向。现有的运动轨迹测量如激光跟踪仪测量系统、三坐标机测量系统、经纬仪测量系统虽然测量精度高，但都还不能完全摆脱人工参与，测量效率低。目前，激光测距是高精度测量的一个主要手段，但是激光具有发散性小，瞄准要求高的缺点，对于运动过程中的两个物体的距离测量就需要通过人工瞄准，才能达到测量要求，这明显不符合当今社会自动控制的要求。超声波测距具有一定的便捷性，超声波换能器发出的球面波具有一定的发散角，可以实现全方向的自动跟踪测量。现有的超声波测距系统一般采用反射式测量方法用于测量两个运动的物体之间的距离，反射式测量方法容易产生的一系列问题，如反射点位置的不确定性，反射面的不平整性以及多重反射造成的信号重叠，影响测量精度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，其可自动测量，测量精度高。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，包括发射器、接收器及电脑端模块；所述发射器包括发射器外壳、发射器GPS接收器、发射器换能器及发射器微处理器；所述发射器换能器、发射器微处理器设于所述发射器外壳内；所述发射器GPS接收器设于所述发射器外壳外；所述发射器GPS接收器和发射器换能器分别与所述发射器微处理器相连；所述接收器包括接收器外壳、接收器GPS接收器、接收器换能器、接收器RF模块及接收器微处理器，所述接收器GPS接收器设于所述接收器外壳外，所述接收器RF模块、接收器换能器及接收器微处理器设于所述接收器外壳内；所述接收器GPS接收器、接收器换能器及接收器RF模块分别与所述接收器微处理器相连；所述电脑端模块包括电脑主体、电脑端模块外壳及电脑RF模块；所述电脑RF模块设于所述电脑端模块外壳内，所述电脑RF模块与所述电脑主体相连；所述接收器换能器接收所述发射器换能器发出的超声波信号；所述电脑RF模块接收所述接收器RF模块发出的射频信号。所述接收器微处理器包括依次相连的包络峰值检测模块、A/D采样模块及处理模块，所述包络峰值检测模块用于预估计超声波信号的到达时间，所述A/D采样模块用于数据采样，所述处理模块对采样信号进行小波去噪，再分别进行互相关时延算法和FFT相位估计算法，对同一段接收信号实现粗测和精测两个过程，最后对两部分数据整合。进一步地，所述电脑端模块还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器设于所述电脑端模块外壳内，所述温湿度传感器与所述电脑RF模块相连。进一步地，其还包括对准装置，所述对准装置包括设于所述发射器外壳上的激光定位灯及设于所述接收器外壳上的定位孔。优选地，所述发射器还包括设于所述发射器外壳上的拨动开关，所述拨动开关与所述激光定位灯相连。优选地，所述电脑RF模块通过USB端口与所述电脑主体相连。优选地，所述发射器换能器和接收器换能器的中心频率为50khz，波束角为6°-35°。采用上述技术方案后，本技术具有如下优点：1、本技术采用对射式测量方法，超声波发射端与接收端分开，即将超声波发射器与接收器分别安装在两个不同的被测物体上，避免了反射式测量方法所产生的一系列问题，并且允许存在一定夹角，不一定要求正对，很好的解决了激光测距时需要被测物体与激光束保持在同一水平线上的短板。2、GPS作为同步信号，很好的解决了分体式超声测距中的同步问题，基本上可以消除同步误差的干扰。3、测量数据通过接收器RF模块传输给电脑RF模块进行处理，极大的减轻了微处理器的工作量，填补了微处理器在算法方面相对薄弱的短板，减少了单次测量的时间长度。4、本技术安装于被测物体上，安装简单方便，同步信号接收、距离测量、数据传输均采用无线传输，无需布线，自动测量，测量精度精度高，在姿态定位测量方面具有极其深远的意义。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的流程框图。附图符号说明:发射器1、发射器外壳11、拨动开关12、发射器GPS接收器13、发射器微处理器14、发射器换能器15、激光定位灯16、接收器2、接收器外壳21、接收器GPS接收器22、接收器RF模块23、接收器微处理器24、接收器换能器25、定位孔26、电脑端模块3、电脑端模块外壳31、温湿度传感器32、电脑RF模块33、电脑主体34。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参考图1、图2，本技术公开了一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，其包括发射器1、接收器2及电脑端模块3。发射器1包括发射器外壳11、发射器GPS接收器13、发射器换能器15及发射器微处理器14；发射器换能器15、发射器微处理器14设于发射器外壳11内；发射器GPS接收器13设于发射器外壳11外；发射器GPS接收器13和发射器换能器15分别与发射器微处理器14相连；发射器外壳11上设有激光定位灯16和拨动开关12，拨动开关12与激光定位灯16相连。接收器2包括接收器外壳21、接收器GPS接收器22、接收器换能器25、接收器RF模块23及接收器微处理器24，接收器GPS接收器22设于接收器外壳21外，接收器RF模块23、接收器换能器25及接收器微处理器24设于接收器外壳21内；接收器GPS接收器22、接收器换能器25及接收器RF模块23分别与接收器微处理器24相连。接收器外壳21上设有定位孔26。电脑端模块3包括电脑主体34、电脑端模块外壳31、电脑RF模块33、温湿度传感器32；电脑RF模块33、温湿度传感器32设于电脑端模块外壳31内，温湿度传感器32与电脑RF模块33相连，电脑RF模块33通过USB端口与电脑主体34相连，由电脑主体34提供电源，无需另外供电。接收器换能器25接收发射器换能器15发出的超声波信号；电脑RF模块33接收接收器RF模块23发出的射频信号。发射器换能器15和接收器换能器25采用美国series600收发换能器，性能稳定，发射距离远，精度高，中心频率为50khz，波束角为6°-35°，具有较宽频带、良好的接收敏感度、较大的发射功率以及较快的响应速度，对于测量15米以内的运动物体无论在精度，还是在距离上完全符合要求。发射器1通过激光定位灯16与接收器2进行对准，在对准过程中，拨动开关12需要拨到对准档，以激光定位灯16亮光束对准定位孔26为准，对准后拨动开关12拨回测试档。发射器GPS接收器13和接收器GPS接收器22采用卫星信号作为测量距离时发射器换能器15和接收器换能器25的同步信号，具有信号稳定一致，不受空间时间限制，随时随地都可以采集到。在室内时只需增加一个GPS转发器即可把外部室外信号引入室内。发射器微处理器14在接收到GPS同步信号的同时，发射器换能器15向接收器换能器25发射50KHz超声波信号，接收器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，其特征在于：包括发射器、接收器及电脑端模块；所述发射器包括发射器外壳、发射器GPS接收器、发射器换能器及发射器微处理器；所述发射器换能器、发射器微处理器设于所述发射器外壳内；所述发射器GPS接收器设于所述发射器外壳外；所述发射器GPS接收器和发射器换能器分别与所述发射器微处理器相连；所述接收器包括接收器外壳、接收器GPS接收器、接收器换能器、接收器RF模块及接收器微处理器，所述接收器GPS接收器设于所述接收器外壳外，所述接收器RF模块、接收器换能器及接收器微处理器设于所述接收器外壳内；所述接收器GPS接收器、接收器换能器及接收器RF模块分别与所述接收器微处理器相连；所述电脑端模块包括电脑主体、电脑端模块外壳及电脑RF模块；所述电脑RF模块设于所述电脑端模块外壳内，所述电脑RF模块与所述电脑主体相连；所述接收器换能器接收所述发射器换能器发出的超声波信号；所述电脑RF模块接收所述接收器RF模块发出的射频信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，其特征在于：包括发射器、接收器及电脑端模块；所述发射器包括发射器外壳、发射器GPS接收器、发射器换能器及发射器微处理器；所述发射器换能器、发射器微处理器设于所述发射器外壳内；所述发射器GPS接收器设于所述发射器外壳外；所述发射器GPS接收器和发射器换能器分别与所述发射器微处理器相连；所述接收器包括接收器外壳、接收器GPS接收器、接收器换能器、接收器RF模块及接收器微处理器，所述接收器GPS接收器设于所述接收器外壳外，所述接收器RF模块、接收器换能器及接收器微处理器设于所述接收器外壳内；所述接收器GPS接收器、接收器换能器及接收器RF模块分别与所述接收器微处理器相连；所述电脑端模块包括电脑主体、电脑端模块外壳及电脑RF模块；所述电脑RF模块设于所述电脑端模块外壳内，所述电脑RF模块与所述电脑主体相连；所述接收器换能器接收所述发射器换能器发出的超声波信号；所述电脑RF模块接收所述接收器RF模块发出的射频信号。2.如权利要求1所述的一种基于相位检测的高精度收发分体式超声波测距系统，其特征在于：所述接收器微处理器包括依次相连的包络峰值检测模块、A/D采样模块及处理模块，所述包络峰值检测模块用...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄清华，周小平，廖正煽，
申请(专利权)人：厦门声戎科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35