專利名稱：直接誤差補償精密超聲測距儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超聲波測距儀，特別是一種采用直接誤差補償的精密超聲波測距儀。
背景技術：
超聲測距儀是利用聲的傳播速度來計算被測物體的距離，該技術作為現代測量工具，已得到廣泛的應用。但超聲測距儀的測量精度有其先天的局限性，大多數超聲測距儀都是以空氣為傳輸介質來傳遞聲波，由于環境溫度的變化，超聲測距的精度直接受到非常大的影響。現有的超聲測距儀大多采用溫度傳感器來補償因溫度變化而產生的誤差，由于溫度傳感器被封裝在超聲傳感器內，不僅遠離被測量的物體，而且也不能直接測量傳輸介質的溫度，其測量的只是超聲傳感器的環境的溫度，或者是通過溫度場的分布理論推算出聲波傳輸介質的溫度，這種間接的溫度誤差補償方法并不能完全滿足測量精度上的需要。
發明內容
本實用新型的目的就是針對現有的超聲測距儀所存在的上述在測量被測目標的距離時，測量精度不能保證的不足之處，而提供的一種采用直接誤差補償、具有高測量精度的超聲測距儀。
本實用新型的目的是這樣實現的一種直接誤差補償精密超聲測距儀，它包括壓電陶瓷換能器，脈沖信號發生器，標桿，信號接收放大器，反相器，數模轉換，微處理器，通信接口和顯示系統。其要點是超聲測距儀的聲波發射端聯接有一根標桿，其位置在發射波錐體的幾何軸心，標桿的長度根據實際需要確定，標桿的材料為熱膨脹系數較小的金屬或非金屬材料。標桿的另一端有一個與發射波垂直的小平面，形狀為圓形或正多邊形，該平面的面積為標桿橫截面的3～8倍，標桿的軸線經過反射小平面的幾何中心，用以反射聲波。在測量時，根據標桿的實際長度與超聲傳感器測量的標桿長度所得到的誤差補償系數，微處理器進行運算處理后，既可得出被測目標的距離。
本實用新型由于采用了誤差補償標桿，其在測量中產生的誤差補償系數，消除了因聲波傳輸介質的溫度變化以及其它環境因素所帶來的測量上的誤差，因而本實用新型具有測量精度高、性能可靠、能在惡劣的環境中工作等優點，其結構簡單、使用方便，有廣泛的應用范圍。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型的工作原理圖。
具體實施方式
本測距儀的結構如圖1所示，一種直接誤差補償精密超聲測距儀，它主要包括壓電陶瓷換能器，脈沖信號發生器，標桿，信號接收放大器，反相器，數模轉換，微處理器，通信接口和顯示系統。其中通信接口設在殼體(3)一頭的端蓋(1)上，液晶顯示屏(2)設在殼體(3)的外表面，通信接口和顯示屏(2)通過通信電纜與微處理器相聯接，壓電陶瓷換能器、脈沖信號發生器、信號接收放大器、反相器、數模轉換、微處理器設在殼體內腔。其要點是標桿(4)通過殼內的固定架與殼體內壁連接，位于換能器的端面，處在發射波錐體的幾何軸心，標桿(4)由熱膨脹系數較低的材料制成，其長度可根據實際需要確定。標桿的另一端有一個與發射波垂直的反射小平面(5)，該平面的面積一般為標桿的橫截面的3～8倍。
本測距儀的工作原理如下超聲測距儀內部的脈沖信號發生器產生一定頻率的脈沖信號，激勵換能器產生脈沖超聲波，換能器將接收到兩個反射回的超聲波，一個是標桿小平面(5)反射的聲波，另一個是目標物體反射的聲波，分別轉換成電信號后送到信號放大器，放大后經反相器送到微處理器進行數字信號處理，通過初步運算，計算出超聲測距儀初次測量的標桿長度L(換能器端面到標桿反射小平面的距離)及目標物距離Lc(換能器端面到目標物端面的距離)，由于標桿實際長度Lo為已知，則可得到一個直接誤差補償系數α＝Lo/L，該誤差補償系數α被用來消除空氣介質的溫度變化和周邊環境對目標距離測量精度所產生的影響，經考慮誤差補償后，最后計算出被測目標物體的實際測量距離L1＝αLc。
為進一步提高傳感器的測量精度，對于同一點的距離，可進行多次測量，采用平均測量值，求得最終的測量距離DD＝[∑di)-dmax-dmin]/(n-2)∑di-n次測量的結果之和dmax-n次測量中的最大值dmin-n次測量中的最小值n-同一點的測量次數，推薦n＝10左右所有運算都是通過超聲測距儀的內置軟件來處理的，在測量的數據被自動處理后顯示在液晶顯示器上，或傳輸到其它的控制器。
權利要求1.一種直接誤差補償精密超聲測距儀，它主要包括壓電陶瓷換能器，脈沖發生器，標桿，信號接收放大器，反相器，數模轉換，微處理器，通信接口和顯示系統，其特征在于超聲測距儀的發射端聯接有一根固定長度的標桿。
2.根據權利要求1所述的直接誤差補償精密超聲測距儀，其特征在于標桿位于發射波錐體的幾何軸心，標桿橫截面的形狀為圓形或正多邊形。
3.根據權利要求1所述的直接誤差補償精密超聲測距儀，其特征在于標桿一頭連接有一個反射小平面，反射小平面與超聲波的發射方向垂直，反射小平面的面積大小為標桿的橫截面的3～8倍，形狀為圓形或正多變形，標桿的軸線經過反射小平面的幾何中心。
專利摘要本實用新型公開了一種直接誤差補償精密超聲測距儀。該測距儀包括壓電陶瓷換能器，脈沖發生器，標桿，信號接收放大器，反相器，數模轉換，微處理器，通信接口和顯示系統等。其要點是超聲測距儀的聲波發射端聯接有一根固定長度的標桿，標桿位于發射波錐體的幾何軸心，標桿的另一端有一個與發射波垂直的圓形或正多邊形的反射小平面，該平面的面積為標桿的橫截面的3～8倍，標桿的軸線經過反射小平面的幾何中心，用以反射聲波。該測距儀具有測量精度高、性能可靠、結構簡單、能在惡劣的環境中工作等優點，適用于各種目標物的測量。
文檔編號G01S15/00GK2598000SQ02278518
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月29日 優先權日2002年7月29日
發明者高建華 申請人:高建華