一种频域调制式超声波测距系统频率拐点判别方法
【专利摘要】本发明公开了一种频域调制式超声波测距系统频率拐点判别方法，该方法具体为：控制电路采集i组数据长度为j的超声波周期数据；对于每一组数据，自第2个数据开始，依次计算相邻前后两个数据的差值，然后再对这些差值依次分段判断其绝对值是否全大于0，符合要求的数据即为此组数据周期值变化的位置；对其余的数据组作同样的处理，得到各组数据中周期值变化的位置；对各个周期变化的位置作概率统计，出现概率最大的作为此次测量数据组中有效的周期值变化位置（频率拐点），与此相关的测量数据有效，用于计算测量距离，其余的测量数据作为无效数据舍弃。
【专利说明】一种频域调制式超声波测距系统频率拐点判别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种距离测量方法，尤其涉及一种频域调制式超声波测距系统中频率 拐点的判别方法。
【背景技术】
[0002] 超声波测距是无线非接触近距离测量中成本最低、效果最好、应用最广泛 的一种实现方案，而频域调制式超声波测距方案可以有效地克服脉冲调制式超声波 测距方案中接收点起始脉冲检测不准的问题，其测量精度至少比脉冲调制式超声波 测距方案提高一个数量级。然而，频域调制式超声波测距方案中不可避免地使超声 波换能器工作于2个或更多的频点上。超声波换能器是一种机械振动装置，按照机 械振动规律，当外力促使振子振动或者使振子从一种振动频率切换到另一种振动 频率时，短期内振子会出现复杂的振动现象。例如，当超声波发射换能器在电信号 /(? = 的激励下，发射换能器会按照外)=我1 -，)cos〇i +灼的特性振动，可 见输出超声波的幅度呈现指数规律增长，最终到达振幅2，频率与激励电信号的频率@相 同；若发射换能器振子以幅度2、频率初始相角?Η乍等幅振动时，激励电信号的频率改 为，，即激励电信号为/W= ，发射器振子会出现两种振动模式：其一，在激励 电信号/(0=&)〇<&)的作用下，以振动特征为y(|) = f(l-ef)cos(〇^ + #)作受迫振 动，在此振动模式下，发射器振子以振动频率Φ1、振动幅度以指数规律增长，最 终到达振幅1 ;其二，由于发射器振子受到机械弹性力的阻尼作用，发射振子作有阻尼的 自由振动，其振动特征为
【权利要求】
1. 一种频域调制式超声波测距系统频率拐点判别方法，该方法在频域调制 式超声波测距系统上实现，频域调制式超声波测距系统包括输出频率能交替变 化的正弦波发生器、超声波发射器、超声波接收器、信号调理电路和控制器；当 正弦波发生器的输出频率改变时，控制器采集由信号调理电路处理过的超声波 接收器输出信号的周期，采集的数据长度为乂共采集i组；其中，J为自然数， J 是正弦波发生器输出信号的频率，单位是赫兹，I是频域调制式超声波测距 340 J ! 系统与障碍物之间的距离，单位是米，i为自然数，：> 2 ;其特征在于，该方法包括以下步 骤： (1) 控制器读取第1组测量数据A圆........况_-2】、'【哪-1]， 依次计算：Α?/剛】=况_】-，Δ3'剛y = ΑΓ哪】-y_】，ΔΑΓ【_ = ，......， ^rmu~4\ = ^r[〇n/~2] - ^e〇][/-3] ?^^[〇3L?-3] = ~ ； (2) 对于步骤1得到的数据组力馬酬、、ΔΑ^_ι · · · · 仙T[，-3],自 第1个数据始，依次取连续的《个数据，判别这《个数据的绝对值是否全部大于〇， 若是，记下此时的J'值，记录为爲；其中，?为自然数，?t为自然数，53^10 ); (3) 重复上述步骤1、2,即控制器读取第2组测量数据％lim、F[im、Α/·--ρ]、巧響丨 ........^jl】【j'-2】、'[Ι---Ι],依次计算：= &T[ipj _ ，AJVpjp] = it/pp] _ iV^p], ?-ν[?}[2) = -V[1][4) - iV[ij[3]，......，Δ'ν【ι][Η】=Mw-q _ Mw-B]，ΛΛΓρ][/-3] = AT[i]y-i] - Μι---21， 对于ΔΑ/ρρ]、、ΔΑ/"_...... AiV"隨，、ΔΛρ】丨、;'_3】，自第1个数据ΔΑ^ρ]始，依次取连 续的《个数据依次取连续的《个数据，判别这《个数据的绝对值是否全部大于〇,若是，记下 此时的J值，记录为尽；同样地，控制器读取第3、4、5......组测量数据，依次得到 公3、公3、?...... ^i-l ； (4) 对在、4、^、冬、4...... 按数值大小进行排序分组，统计相同数据出现 的概率，出现概率最大的那一组为有效数据组，与之对应的测量数据、 ^[OJP]........ 为有效测量数据；所对应的j值即是有效测量数据F[0酬、Fnra、 ^[0][2] > ^[0]β]........ 丨频率拐点所处的位置。
【文档编号】G01S7/523GK104101870SQ201410226408
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】朱金刚, 蔡领, 周聪敏, 陈佳旭 申请人:浙江工商大学