專利名稱：基于多頻的反射式小盲區(qū)超聲波檢測器的制作方法
技術領域：
本技術屬于檢測技術領域。

背景技術：
反射式超聲波傳感器檢測時由于發(fā)射信號對接收信號的影響，一般總是存在著一定的測量盲區(qū)，普通超聲波探頭都是工作在其諧振點上，即工作頻率上，在該頻率上，可以保證其發(fā)射功率最大和接收靈敏度最高，以此獲得理想的測量范圍，但同時也帶來原理上無法消除的測量盲區(qū)。一些人采用變發(fā)射功率的方法減小盲區(qū)，即在小范圍時，減小發(fā)射功率，以減小發(fā)射信號對接收信號的影響。但該方法由于存在原理上的缺陷，且實現電路復雜，效果并不理想。


發(fā)明內容
本系統(tǒng)采用通用型超聲波探頭(傳感器)，用多頻率的檢測方法，從原理上基本消除測量盲區(qū)，實現小盲區(qū)或無盲區(qū)測量。
本系統(tǒng)超聲波探頭的工作頻率不少于二個，但是它不同于寬帶型超聲波傳感器的多頻率工作。我們這里僅以二個工作頻率為例說明工作原理，其中一個頻率f1就工作在超聲波探頭的固有頻率上，即我們現在正常使用時的工作頻率，這時候超聲波探頭發(fā)射功率最高，接收靈敏度也最高。另外一個頻率f2工作在超聲波探頭的通頻帶之外，其靈敏度和發(fā)射功率比工作在f1時要小很多，例如選小8dB。頻率f1的檢測過程和目前廣泛采用的檢測方法一樣，這里就不再贅述，我們的發(fā)明主要是采用了頻率f2檢測小范圍的被測量，這個檢測范圍就在頻率f1檢測時的盲區(qū)及其附近。由于發(fā)射頻率f2不在諧振點附近，其發(fā)射功率要小很多，接收電路的靈敏度也要低很多，因此發(fā)射信號對接收信號的直接影響也要小的多，同時在同樣的發(fā)射電路情況下，其發(fā)射的拖尾也要小很多，這就可以使其盲區(qū)大大減小。
這樣做的另外一個好處是在工作頻率上，能夠測量的范圍更大。如果選擇單一頻率工作，通常我們希望盲區(qū)范圍盡可能小，而測量距離盡可能大，這實際上是一對矛盾。因為通過提高發(fā)射功率或提高接收靈敏度可以擴展測量范圍，但會降低短距離的測量穩(wěn)定性，如果通過增加盲區(qū)范圍，去掉不穩(wěn)定的區(qū)域，其結果是提高了遠距離的測量范圍，減小了近距離的測量范圍，即增加了測量盲區(qū)。反之如果減少發(fā)射功率或減小接收靈敏度，其結果相反。即對于選擇單一頻率工作超聲波檢測系統(tǒng)，盲區(qū)范圍盡可能小，而測量遠距離范圍盡可能大是一對固有矛盾，但是對于我們的多頻系統(tǒng)，由于傳統(tǒng)的測量盲區(qū)由頻率f2來完成測量，因此，對頻率f1而言，它主要考慮的是遠距離測量范圍問題，這樣就把這個矛盾化解了。因此，對于我們的基于多頻的小盲區(qū)超聲波檢測器而言，多頻系統(tǒng)不僅僅是提高了盲區(qū)的測量性能，也改善進了遠距離的測量性能。
我們這里的多頻測量不同于寬帶型超聲波的多頻率工作，其主要原因是第一我們的檢測原理上是一個頻率是工作在探頭靈敏區(qū)另一個頻率工作在探頭的非靈敏區(qū)，而寬帶型超聲波探頭原理上都是工作在靈敏區(qū)的；第二我們的不同頻率是負責檢測不同距離范圍的被測量，而寬帶型超聲波探頭探測的距離范圍并不是選擇不同工作頻率的基本依據。
超聲波檢測時，在電路設計上通常有單探頭和雙探頭兩種方法，即單探頭是發(fā)射和接收工作都由同一個探頭完成，而雙探頭是發(fā)射和接收工作由兩個探頭分別完成。對于雙探頭，在近距離檢測時，由于f2發(fā)射頻率不在接受探頭的工作點上，發(fā)射探頭直接到接收探頭上的干擾信號比用f1頻率工作時小的多，所以發(fā)射時可以同步接收信號而不受干擾，而反射信號到接收探頭的信號比發(fā)射探頭直接到接收探頭上的信號要大的多，因此在近距離f2頻率仍能正常工作，實現無盲區(qū)測量。對于單探頭，由于其探頭要同時擔任發(fā)射任務，而要保證超聲波波形正常接收，最小發(fā)射時間有一定限制，因此不能完全實現無盲區(qū)工作，但是由于發(fā)射頻率不在諧振點上，其發(fā)射的拖尾要小很多，因此也可以使其盲區(qū)大大減小。

具體實施例方式 具體實施可以有不同的方法，我們這里舉一個超聲波測距的方案為例來說明具體實施方式
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在測量過程中，對于兩個頻率的反射檢測信號分別檢測，我們先判定f2的反射信號，如果f2有反射信號，則以f2的反射信號確定所測量，如果不能接收到f2的信號而能接收到f1的信號，則以f1的反射信號確定所測量。否則如果f2、f1的反射信號都不能接收到，則說明超出測量范圍。由于同樣條件下f2的信號比f1弱，測量范圍比f1小，同等條件下一般比f1更容易獲得精確的測量結果，同時f2測量的主要是f1的盲區(qū)范圍，所以在距離判斷上f2的優(yōu)先級最高，在不能接收到f2信號之后才回復到正常的f1頻率進行測量。
以典型的40kHz超聲波探頭測量距離為例，設計一個發(fā)射頻率為f1＝40kHz和f2＝45kHz的電路，采用分時雙頻發(fā)射的方法。40kHz信號用于正常測距，45kHz信號用于盲區(qū)。對于非高速移動物體的測量，測量過程允許有一定的時間，因此分時測量具有可行性。通常聲速約為340m/s，假如最大測距范圍為10m，采用反射的方法40kHz一次測量的最小時間t約為 而45kHz測量的范圍很小，因此反射時間很短，如果距離設定在34cm，則按照上式只需要2ms，因此它比普通的單頻測量只需要增加很少的時間，一次測量的時間基本上和單頻測量一樣。
權利要求
一種反射式超聲波檢測方法，其特征在于檢測過程中，其超聲波傳感器的超聲波工作頻率有兩個或兩個以上，其中至少有一個工作頻率在傳感器的敏感工作區(qū)(通頻帶內)，另外一個工作頻率在傳感器的非敏感工作區(qū)，在傳感器敏感工作區(qū)的工作頻率用于檢測較大范圍的量，而在傳感器非敏感工作區(qū)的工作頻率用于檢測較小(近)范圍的量。
全文摘要
基于多頻的反射式小盲區(qū)超聲波檢測器屬于檢測技術領域，本檢測裝置采用通用型超聲波探頭(傳感器)，用多頻率的方法，實現小盲區(qū)或無盲區(qū)測量。本裝置的超聲波探頭的工作頻率不少于二個，其中一個頻率f1就工作在超聲波探頭的通頻帶內(固有頻率上或附近)，另外一個頻率f2工作在超聲波探頭的通頻帶之外，本發(fā)明主要是采用了頻率f2檢測小范圍的被測量，這個檢測范圍就在頻率f1檢測時的盲區(qū)及其附近。由于發(fā)射頻率f2不在諧振點附近，發(fā)射信號對接收信號的直接影響很小，探頭主要接收的是反射信號，從而使盲區(qū)大大減小。本發(fā)明基于多頻的反射式小盲區(qū)超聲波檢測器裝置，同時也可以改善頻率f1進行的遠距離檢測性能。
文檔編號G01B17/00GK101294796SQ20071010278
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權日2007年4月27日
發(fā)明者躍 孫 申請人:躍 孫