專利名稱：一種超聲波相對速度測量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及速度測量裝置，尤其涉及一種測量兩臺汽車相對運動的 速度的超聲波測量裝置。
背景技術(shù)：
超聲波具有的直線傳播和良好的反射特性，可以用來制造成的各種測
量設(shè)備，其原理是"多普勒效應(yīng)"，該效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家Christian Doppler首先發(fā)現(xiàn)并加以研究而得名的，其內(nèi)容為由于波源和接收者之間 存在著相互運動而造成接收者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率之間發(fā)生變 化。目前，應(yīng)用到汽車測距方面的設(shè)備主要有測距裝置，中國專利授權(quán)公告 號CN 2476458Y公布了 一種超聲波車用測距裝置，通過這種裝置可以使汽 車司機清楚地知道前方和后方車輛的位置并且可以及時地采取相應(yīng)的措施 以免出現(xiàn)事故。但是車輛在公路上行駛時，作為駕駛員不但需要知道汽車周 圍多遠(yuǎn)處有障礙物，而且還需要知道其前后的車與自己的相對速度。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是在于提供一種超聲波相對速度測量器，在汽車上使 用該超聲波相對速度測量器，將使駕駛員能及時獲得本車周圍車輛的相對行 駛速度情況，及時調(diào)整駕駛員所在車輛的速度，減少追尾事故的發(fā)生。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案包括
一種超聲波相對速度測量器，包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、微處 理器和顯示器，超聲波發(fā)射器、超聲波接收器和顯示器分別接微處理器的相 應(yīng)端，所述超聲波接收器包括超聲波接收端、換能器、放大器和檢波器依次 連接，檢波器的輸出端接所述微處理器。
本實用新型工作原理是利用多普勒效應(yīng)，所迷"多普勒效應(yīng)"是由奧地
利物理學(xué)家Christian Doppler首先發(fā)現(xiàn)并加以研究而^f尋名的，其內(nèi)容為 由于波源和接收者之間存在著相互運動而造成接收者接收到的頻率與波源 發(fā)出的頻率之間發(fā)生變化，其具體表現(xiàn)為如果一列火車鳴叫著由遠(yuǎn)而近駛 過你身邊時，你所聽到的汽笛鳴叫聲會越來越尖銳，而當(dāng)火車?yán)^續(xù)鳴叫著離 你遠(yuǎn)去時，你所聽到的汽笛聲會越來越低沉，值得注意的是，作為聲源的火 車汽笛聲波頻率并沒有因為運動而發(fā)生改變，發(fā)生變化的是你的耳朵所接收 到的聲波頻率，假如火車和你之間相對運動速度為0時，你就不會有這種聲 調(diào)變化的感覺了。
在超聲波領(lǐng)域里也同樣存在著"多普勒效應(yīng)"，假設(shè)一部超聲波發(fā)射機與 一部超聲波接收機之間存在著相對運動，根據(jù)"多普勒效應(yīng)"原理，超聲波接 收機接收到的信號頻率將與超聲波發(fā)射機發(fā)出的信號頻率之間產(chǎn)生一個差值。
設(shè)超聲波發(fā)射機發(fā)出的信號頻率為/、.，超聲波接收機接收到的信號頻率 為/。，超聲波發(fā)射機與接收機之間的相對運動速度為v，則有如下公式
<formula>formula see original document page 4</formula>，其中C為超聲波在自由空間的傳播速度，入為超
A 義
聲波的波長， 一定波長的超聲波其在自由空間的傳播速度是一定的，在本實 用新型中被認(rèn)為是常量，V/的大小取決于信號波長X及相對運動速度v,由
V/ =工得出當(dāng)超聲波接收機與發(fā)射機之間以每秒一個波長的速度作相對運
動時，所產(chǎn)生的多普勒頻移即為1 H z 。本實用新型由于超聲波發(fā)射器發(fā)射 的超聲波，其頻率和波長是由本系統(tǒng)確定的，當(dāng)超聲波接收器收到由反射物 體反射回來的超聲波，并對該波形進行處理，可以得到其接收的超聲波的頻 率，與發(fā)射頻率相比就可以得到頻率差進而能得到相對速度。
通過在汽車上安裝該測速儀，可以使駕駛員了解其周圍的車輛的行駛狀 態(tài)，能及時調(diào)整駕駛員所在車輛的速度，減少追尾事故的發(fā)生。
作為本實用新型的一種改進，在所述超聲波相對速度測量儀中所述超 聲波發(fā)射器和超聲波接收器被集成在一起，成為一超聲波探頭。該探頭可為 多個，也可為兩個，分別安裝在汽車的前面和后面。當(dāng)將超聲波發(fā)射器和超 聲波接收器被集成在一起，成為一超聲波探頭時，能確定成對出現(xiàn)的超聲波 發(fā)射器和超聲波接收器的對應(yīng)關(guān)系，在汽車上安裝多個這樣超聲波探頭，可 以在一個顯示器里顯示各個方向目標(biāo)的相對運動速度，又由于對于汽車行駛 來說，前后目標(biāo)相對本的運動速度是最為關(guān)鍵的，在汽車前后各安裝一個超 聲波探頭正好能測量汽車前后目標(biāo)相對于本車的速度。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步的描述。

圖1為本實用新型原理圖。
圖2為本實用新型實施例裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

如圖l所示， 一種超聲波相對速度測量器，包括超聲波發(fā)射器、超聲波 接收器、微處理器和顯示器，超聲波發(fā)射器、超聲波接收器和顯示器分別接 微處理器的相應(yīng)端，所述超聲波接收器包括超聲波接收端、換能器、放大器 和檢波器依次連接，檢波器的輸出端接所述微處理器。這里微處理器通過總 線與超聲波發(fā)射器、超聲波接收器的檢波器和顯示器相連。超聲波發(fā)射器和 超聲波接收器被集成在一起，成為一超聲波探頭。如圖2所示，探頭通過電 纜和接口電路與MCS-51CPU相聯(lián)，探頭由發(fā)射電路與發(fā)射端組成的超聲波 發(fā)射器和由檢波電路、放大器、換能器和接收端組成的超聲波接收器組合成。 在實際應(yīng)用中根據(jù)需要一個MCS - 51CPU可以同時處理多個超聲波探頭的信 息。 一般超聲波探頭為兩個分別安裝在汽車的前面和后面時，在顯示器里可 以顯示前面和后面目標(biāo)相對本車的行駛速度。
超聲波接收、發(fā)射器也就是超聲波探頭，既可以發(fā)射超聲波，也可以接 收超聲波。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的壓電晶片。壓電
晶片采用陶瓷材料，利用壓電陶瓷晶片的壓電效應(yīng)實現(xiàn)電能與機械能(聲波 振動)的相互轉(zhuǎn)換，起到換能的作用。超聲波發(fā)射器就是將電能轉(zhuǎn)換成機械 能，利用陶瓷晶片將由振蕩電路的電流組成的超聲波發(fā)射電路輸出的高頻電 流轉(zhuǎn)換成機械振動，即高頻聲波。超聲波接收探頭是一個晶片組，晶片組中 不同的晶片其固有頻率不同。當(dāng)超聲波傳(反射)到超聲波接受器的壓電陶 瓷的晶片組，與某個特定頻率的晶片共振，使該晶片振動最強，則說明該超 聲波的頻率等于該晶片的頻率。晶片振動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率電信號，將此信號 與超聲波發(fā)射探頭的發(fā)射頻率的電信號發(fā)送到微處理器，微處理器的運算器
通過多普勒效應(yīng)公式算出相對速度。微處理器可采用如MCS-51或PIC等單片 機即可完成此運算功能。
本實用新型實施例將該測速儀的探頭安裝在汽車尾部，通過汽車內(nèi)部的 LIN網(wǎng)絡(luò)與安裝在汽車駕駛臺上的MCS-51單片機相連，用來測量后面車輛與 本車的相對速度，以確定駕駛，它的工作流程是這樣的如圖l、圖2示意圖 所示，超聲波發(fā)射器向外發(fā)射超聲波，同時將所發(fā)射的超聲波的頻率信息發(fā) 送給CPU。超聲波發(fā)射后如遇到后方車輛反射回來，換能器接收到發(fā)射回來 的超聲波，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，送到放大器、檢波器檢驗，檢驗所接收到 的超聲波的頻率，并送到CPU。 CPU根據(jù)發(fā)射的超聲波和接收到的超聲波的頻 率差，通過多普勒效應(yīng)公式計算出后方車輛的相對速度。安裝在汽車前部的 超聲波探頭可以測量出車輛前面的車輛的相對速度。
一個微處理超聲波探頭器可以和多個結(jié)合，各探頭根據(jù)需要安裝在汽車 的各個部位，通過汽車內(nèi)部的LIN網(wǎng)絡(luò)與微處理器相連。
本實用新型的實施例也可以視需要安裝在汽車前部，監(jiān)視前面汽車與本 車的相對速度，以確定是否進行避讓，尤其在高速公路上效果顯著。而且本 裝置不僅僅在汽車上使用，可廣泛運用與自動交通燈(或交通警察)的公路 車輛測速、航空、工程測速等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種超聲波相對速度測量器，包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、微處理器和顯示器，超聲波發(fā)射器、超聲波接收器和顯示器分別接微處理器的相應(yīng)端，其特征在于所述超聲波接收器包括超聲波接收端、換能器、放大器和檢波器依次連接，檢波器的輸出端接所述微處理器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波相對速度測量^f義，其特征在于所 述超聲波發(fā)射器和超聲波接收器被集成在一起，成為一超聲波探頭。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述超聲波探頭為多個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述超聲波探頭為兩個，分別安裝在汽車的前面和后面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述超聲波發(fā)射器為一片壓電陶瓷晶片與振蕩器相連組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述的超聲波接收端為一組具有固有頻率各不相同的壓電陶資晶片。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述的微處理器的型號為MCS- 51。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述微處理器通過總線與超聲波發(fā)射器、超聲波接收器的檢波器和顯示器相 連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波相對速度測量儀，其特征在于所 述微處理器通過總線與顯示器相連，通過汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與超聲波發(fā)射器和超 聲波接收器組成的超聲波探頭相連。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波相對速度測量器，包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、微處理器和顯示器，超聲波發(fā)射器、超聲波接收器和顯示器分別接微處理器的相應(yīng)端，所述超聲波接收器包括超聲波接收端、換能器、放大器和檢波器依次連接，檢波器的輸出端接所述微處理器。在汽車上安裝該測速儀，可以使駕駛員了解其前后的車輛的行駛狀態(tài)，能及時調(diào)整駕駛員所在車輛的速度，減少追尾事故的發(fā)生。本測速儀不僅僅在汽車上使用，可廣泛運用與自動交通燈(或交通警察)的公路車輛測速、航空、工程測速等領(lǐng)域。
文檔編號G01S15/60GK201207084SQ200820093859
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者弛 羅 申請人:奇瑞汽車股份有限公司