田文成，周西峰，郭前岗

(南京邮电大学 自动化学院，江苏 南京 210023)

一种改进的超声波测距方法研究

田文成，周西峰，郭前岗

(南京邮电大学 自动化学院，江苏 南京 210023)

针对第一个超声回波前沿难以捕捉，提出了增益可编程的回波信号检测方法，进行多次增益校正，使得比较器能捕捉到首个回波前沿。针对测量超声波波速的补偿方法单一，提出了标准挡板，分别测量固定距离的传播时间和待测距离的传播时间，通过两者之比得出待测距离。实验结果表明，所提出的改进方法能够实现恶劣环境下的高精度测距。

标准挡板；增益可编程；超声波测距

0 引言

随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已广泛应用在多个领域[1-2]。超声波因其定向发射、指向性好、抗干扰能力较强、结构简单、安装和维护方便、成本较低、易于实现等特点，再结合微电子技术实现的距离测量系统，具有处理简单、速度快等优势[3]。

本文提出了一种基于标准挡板的增益可变超声回波信号前沿检测方法，使超声波在空气中的传播速度精确计算，并且使比较器捕捉到第一个超声回波信号前沿来提高行程时间精度，从而提高测距精度。

1 超声波测距原理

超声波是频率在20 kHz以上的声波，属于机械波[4-5]。超声波测距方法中，渡越时间检测法精度较高，电路实现较简单，故本文采用此方法[6]。

超声波换能器发射面浸入介质1，驱动电路驱动超声波换能器向介质1发射超声波并开始计时，当遇到与介质1物理特性差异明显的另一种介质(介质2)时，将产生较强的回波，该回波传到换能器，驱动其产生谐振并产生电信号，通过放大、滤波、比较后被测距电路捕获，停止计时。……