一種高精度的超聲測距系統(tǒng)實現(xiàn)方法

古　葉,孫海信,*,齊　潔,成　墾,盧曉瑩,周小平

(1.廈門大學信息科學與技術學院，2.廈門大學水聲通信與海洋信息技術教育部重點實驗室,福建廈門361005)

一種高精度的超聲測距系統(tǒng)實現(xiàn)方法

古葉1,孫海信1,2*,齊潔1,成墾1,盧曉瑩1,周小平2

(1.廈門大學信息科學與技術學院，2.廈門大學水聲通信與海洋信息技術教育部重點實驗室,福建廈門361005)

摘要：為了減小超聲波測距系統(tǒng)的測量盲區(qū)，提高測距精度,本系統(tǒng)采用收發(fā)異體模式,以高斯脈沖調(diào)制信號作為超聲波的發(fā)射信號,通過調(diào)節(jié)高斯信號的脈沖形成因子,改善發(fā)送信號波形,使其具有更好的抗干擾能力．在接收端,采用相關算法檢測回波到達時刻,在不需要增加額外硬件電路的基礎上,即可實現(xiàn)高精度的測距功能．實驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)具有良好的測距效果,系統(tǒng)穩(wěn)定,測距精度達到1 mm,相對誤差在1.5%以內(nèi),無測量盲區(qū)．

關鍵詞：超聲波測距;波形設計;高斯脈沖;相關運算

超聲波是頻率高于20 kHz的聲波,超聲波測距系統(tǒng)具有易于實現(xiàn)、成本低等特點,被廣泛應用于視覺識別、物體定位、工程測量等．大部分的超聲波測距系統(tǒng)是基于渡越時間(time of flight,TOF)技術,系統(tǒng)誤差主要由換能器振幅延遲和慣性現(xiàn)象導致[1]．目前,我國對提高超聲測距精度進行的研究主要側(cè)重于如何獲取準確的TOF．主要方法有:閾值檢測法、包絡峰值檢測法、相位檢測法等．閾值檢測方法實現(xiàn)簡單,但測距精度低[2]．包絡峰值檢測不受幅度隨距離變化和虛假回波……