【技术实现步骤摘要】
一种超声波多普勒测速装置
[0001]本申请涉及超声波测速
，具体涉及一种超声波多普勒测速装置。
技术介绍
[0002]超声波是一种振动频率高于20kHz的声波，具有能量集中、穿透力强、指向性好等特点，在工业、医学、农业、军事方面都有应用。超声多普勒测速即利用超声波的多普勒效应，对移动目标的运动速度进行检测。当超声波声源和被测物体存在相对运动时，回波的频率会发生变化。若被测物体朝向声源运动，则回波频率升高；反之，若被测物体背离声源运动，则回波频率减少。声源和回波之间的频率差，成为多普勒频移(也称为多普勒频率)，且频移的大小与相对运动速度成正比。因此，获取多普勒频移可直接计算相对运动速度。
[0003]按照声源在时域的工作方式，超声多普勒分为两类：连续波多普勒和脉冲波多普勒。二者主要区别在于连续波多普勒的发射和接收各使用一个超声换能器，采样连续，信号处理简单，速度精度高；脉冲波多普勒的发射和接收使同一个超声换能器，在两段脉冲的间隔时间内完成回波采样，信号处理较复杂，但具有空间距离测量能力。
[0004]常见的连续波超声多普勒测速系统普遍由CPU搭配FPGA的架构组成，存在电路复杂和运算效率低的问题。
技术实现思路
[0005]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种超声波多普勒测速装置，包括：
[0006]超声波发射组件，所述超声波发射组件用于向待测物体发射超声波；
[0007]超声波接收组件，所述超声波接收组件用于接收来自所述待测物体的回波信号；>[0008]系统芯片，所述系统芯片包括：
[0009]信号发生单元，所述信号发生单元与所述超声波发射组件电连接，所述信号发生单元配置用于激励所述超声波发射组件发射超声波；
[0010]第一运算单元，所述第一运算单元与所述超声波接收组件电连接，所述第一运算单元配置用于将所述回波信号转换为所述待测物体的速度。
[0011]根据本申请实施例提供的技术方案，还包括第一采集单元，所述第一采集单元与所述信号发生单元电连接，所述第一采集单元配置用于采集来自所述信号发生单元的三角波数字信号；
[0012]第一转换单元，所述第一转换单元与所述第一采集单元的输出端电连接，所述第一转换单元配置用于将所述三角波数字信号转换为三角波模拟信号；
[0013]第一光电隔离单元，所述第一光电隔离单元与所述第一转换单元的输出端电连接，所述第一光电隔离单元配置用于将所述三角波模拟信号转换为激励信号，所述激励信号用于激励所述超声波发射组件。
[0014]根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：
[0015]第二采集单元，所述第二采集单元与所述信号发生单元和所述超声波接收组件的输出端电连接，所述第二采集单元配置用于采集来自所述信号发生单元的正弦波数字信号和所述回波信号；
[0016]第三转换单元，所述第三转换单元与所述第二采集单元的输出端电连接，所述第三转换单元配置用于将所述正弦波数字信号转换为正弦波模拟信号；
[0017]第二运算单元，所述第二运算单元与所述第二采集单元和所述第三转换单元的输出端电连接，所述第二运算单元配置用于将所述正弦波模拟信号和所述回波信号转换为第一信号；所述第二运算单元的输出端与所述第一运算单元的输入端电连接，所述第一运算单元将所述第一信号转换为所述待测物体的速度。
[0018]根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：
[0019]第二转换单元，所述第二转换单元与所述第二运算单元的输出端电连接，所述第二转换单元配置用于将模拟量的所述第一信号转换为第二信号，所述第二信号为数字量信号；
[0020]第三运算单元，所述第三运算单元与所述第二转换单元的输出端电连接，所述第三运算单元配置用于将所述第二信号进行傅里叶变换，得到多普勒频移参数；所述第三运算单元的输出端与所述第一预算单元的输入端电连接，所述第一运算单元将所述多普勒频移参数转换为所述待测物体的速度。
[0021]根据本申请实施例提供的技术方案，还包括第一运放单元，所述第一运放单元的输入端与所述超声波接收组件的输出端电连接，其输出端与所述第二采集单元的输入端电连接；所述第一运放单元配置用于将所述回波信号进行滤波放大。
[0022]根据本申请实施例提供的技术方案，还包括第二运放单元，所述第二运放单元的输入端与所述第二运算单元的输出端电连接，其输出端与所述第二转换单元的输入端电连接，所述第二运放单元配置用于将所述第一信号进行滤波放大。
[0023]根据本申请实施例提供的技术方案，还包括第三运放单元，所述第三运放单元的输入端和所述第三转换单元的输出端电连接，其输出端与所述第二运算单元的输入端电连接，所述第三运放单元配置用于将所述正弦波模拟信号进行滤波放大。
[0024]综上所述，本申请提出一种超声波多普勒测速装置，通过设置系统芯片，系统芯片向超声波发射组件发射激励信号，激励信号激励超声波发射组件向待测物体发射超声波，超声波经过待测物体反射后由超声波接收组件接收到回波信号，回波信号传回系统芯片，系统芯片由回波信号计算得到待测物体的速度；本方案的系统芯片不仅可发射激励发射超声波的信号，还可计算待测物体的速度，与现有技术相比，一个系统芯片具有CPU和FPGA的双重功能，提高了计算待测物体的运算效率，且节约了硬件成本。
附图说明
[0025]图1为本申请实施例提供的一种超声波多普勒测速装置的结构示意图；
[0026]图2为本申请实施例提供具有信号收发模块和信号调理采集模块时的结构示意图；
[0027]图3为本申请实施例提供的信号收发模块的结构示意图；
[0028]图4为本申请实施例提供的信号调理采集模块的结构示意图。
[0029]图中所述文字标注表示为：100、系统芯片；210、第一运算单元；310、信号发生单元；320、UART接口；400、超声波发射组件；500、超声波接收组件；600、待测物体；700、内部总线；800、信号收发模块；810、第一采集单元；820、第一转换单元；830、第一光电隔离单元；900、信号调理采集模块；910、第二采集单元；920、第三转换单元；930、第二运放单元；940、第二运算单元；950、第二转换单元；960、第一运放单元。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0032]诚如
技术介绍
中提到的，针对现有技术中的问题，如图1
‑
图4所示，本申请提出了一种超声波多普勒测速装置，包括：
[0033]超声波发射组件400，所述超声波发射组件4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声波多普勒测速装置，其特征在于，包括：超声波发射组件(400)，所述超声波发射组件(400)用于向待测物体(600)发射超声波；超声波接收组件(500)，所述超声波接收组件(500)用于接收来自所述待测物体(600)的回波信号；系统芯片(100)，所述系统芯片(100)包括：信号发生单元(310)，所述信号发生单元(310)与所述超声波发射组件(400)电连接，所述信号发生单元(310)配置用于激励所述超声波发射组件(400)发射超声波；第一运算单元(210)，所述第一运算单元(210)与所述超声波接收组件(500)电连接，所述第一运算单元(210)配置用于将所述回波信号转换为所述待测物体(600)的速度。2.根据权利要求1所述的超声波多普勒测速装置，其特征在于，还包括：第一采集单元(810)，所述第一采集单元(810)与所述信号发生单元(310)电连接，所述第一采集单元(810)配置用于采集来自所述信号发生单元(310)的三角波数字信号；第一转换单元(820)，所述第一转换单元(820)与所述第一采集单元(810)的输出端电连接，所述第一转换单元(820)配置用于将所述三角波数字信号转换为三角波模拟信号；第一光电隔离单元(830)，所述第一光电隔离单元(830)与所述第一转换单元(820)的输出端电连接，所述第一光电隔离单元(830)配置用于将所述三角波模拟信号转换为激励信号，所述激励信号用于激励所述超声波发射组件(400)。3.根据权利要求2所述的超声波多普勒测速装置，其特征在于，还包括：第二采集单元(910)，所述第二采集单元(910)与所述信号发生单元(310)和所述超声波接收组件(500)的输出端电连接，所述第二采集单元(910)配置用于采集来自所述信号发生单元(310)的正弦波数字信号和所述回波信号；第三转换单元(920)，所述第三转换单元(920)与所述第二采集单元(910)的输出端电连接，所述第三转换单元(920)配置用于将所述正弦波数字信号转换为正弦波模拟信号；第二运算单元(9...
【专利技术属性】
技术研发人员：董虓霄，贾磊，刘康，王晓明，温世杰，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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