專利名稱：一種收發(fā)一體的超聲波傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波傳感器，具體涉及一種收發(fā)一體化的雙軸盆體型結(jié)構(gòu)超聲波傳感器。
背景技術(shù)：
目前使用的超聲波傳感器分兩類，一類為單收單發(fā)型，即超聲波發(fā)射和接收分開，一個(gè)探頭用于超聲波發(fā)射，另一個(gè)探頭用于超聲波接收，此類傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；另一類為收發(fā)一體型，即使用一個(gè)探頭發(fā)射和接收超聲波，但由于超聲波發(fā)射完后易對接收信號造成干擾，極大的影響了此類傳感器的檢測距離，這類超聲波傳感器的檢測極限距離僅為3.5到5米，而且因物體形狀不一，惡劣情況下反射信號強(qiáng)度被極大減弱而導(dǎo)致無法解析出正確的接收信號，從而對傳感器安裝位置有較高的要求，傳感器必須安裝在被檢測物體的垂直下方，檢測角度不可以調(diào)整，所以大大限制了其使用，成為推廣應(yīng)用范圍的技術(shù)瓶頸。有鑒于此，本發(fā)明提出一種收發(fā)一體超聲波傳感器，具有遠(yuǎn)距離檢測，檢測角度可調(diào)，低成本，低功耗等特點(diǎn)，以解決超聲波傳感器短距離，穩(wěn)定性低，成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器包括雙軸聲學(xué)型腔和集成艙體兩部分，雙軸聲學(xué)型腔由類似于盆體式的呈梯形的喇叭狀超聲波吸音罩和圓柱狀腔體組成，圓柱狀腔體位于喇叭狀超聲波吸音罩的里面，靠前端布置，通過加強(qiáng)筋固定在超聲波吸音罩里面，兩者的軸線為同軸，由此形成一個(gè)單探頭，為了使超聲波吸音罩的效果更好，在超聲波吸音罩的側(cè)壁上均勻地開有若干個(gè)通氣小孔；集成艙體內(nèi)安裝有壓電片、高壓脫離器、距離/延時(shí)檢測電路和驅(qū)動電路，驅(qū)動電路將超聲波發(fā)射到高壓脫離器，高壓脫離器把高壓送到壓電片上，并將超聲波通過雙軸聲學(xué)型腔向外面發(fā)送。當(dāng)物體位于本發(fā)明所述的雙軸盆體型結(jié)構(gòu)超聲波傳感器10 15米遠(yuǎn)或O 45°范圍內(nèi)時(shí)，即有回聲傳回來，壓電片上會感應(yīng)到
0.1 2mV極弱的電壓信號，這樣的信號在高壓脫離器上不會通過對地線圈形成回路，這時(shí)高壓脫離器就把這極弱的電壓信號傳給距離/延時(shí)檢測電路，距離/延時(shí)檢測電路利用超聲波在空氣中傳輸速度一定的特點(diǎn)算出傳感器和物體之間的距離。本發(fā)明所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器，采用單探頭進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收，應(yīng)用聲學(xué)效應(yīng)，采取雙軸盆體形結(jié)構(gòu)增加了發(fā)射信號的強(qiáng)度，此方法可提高超聲波檢測距離，同時(shí)解決了因物體形狀不一造成反射信號強(qiáng)弱不均無法接收到反射信號的問題。經(jīng)測試，在0° 45°范圍內(nèi)，檢測極限距離可達(dá)10 15米。但是若超聲波的發(fā)射強(qiáng)度增加，接收信號也相應(yīng)增加，有可能會造成誤判，為了解決此問題，本發(fā)明采用高壓脫離器以及半導(dǎo)體集成電路，通過放大器多級放大對接收信號進(jìn)行分離，最終解析出需要的信號。


圖1是本發(fā)明所述收發(fā)一體化超聲波傳感器的主視圖；圖2是圖1沿A-A的剖視圖；圖3是本發(fā)明所述收發(fā)一體化超聲波傳感器的零件示意圖；圖4是本發(fā)明所述收發(fā)一體化超聲波傳感器的原理框圖。圖中:1是梯形的喇叭狀超聲波吸音罩，2是圓柱狀腔體，3是壓電片，4是高壓脫離器，5是距離/延時(shí)檢測電路，6是驅(qū)動電路，7是通氣小孔。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一個(gè)典型的應(yīng)用實(shí)例是用于智能停車場中對車位的檢測，目前應(yīng)用于車位檢測的超聲傳感器一般為雙探頭，極限檢測距離為3到5米，因此，為了施工，需要在天花板打孔，固定專用的支撐架用于傳感器的安裝，而且傳感器只能安裝于車位正中，此種安裝方法極大的消耗物力和人力，施工成本高。在這種智能停車場中，使用本發(fā)明所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器，可以將傳感器探頭裝于以傳感器為圓心，極限距離半徑為10 15米的45度扇形區(qū)域內(nèi)，本發(fā)明所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器，以5V低電壓和2mA小電流進(jìn)行驅(qū)動,探頭結(jié)構(gòu)包括雙軸聲學(xué)型腔和集成艙體兩部分，雙軸聲學(xué)型腔由類似于盆體式的呈梯形的喇叭狀超聲波吸音罩I和圓柱狀腔體2組成，圓柱狀腔體2位于喇叭狀超聲波吸音罩I的里面，靠前端布置，通過三條加強(qiáng)筋固定在超聲波吸音罩里面，兩者的軸線為同軸，由此形成一個(gè)單探頭，為了使超聲波吸音罩的效果更好，在超聲波吸音罩的側(cè)壁上均勻地開有若干個(gè)通氣小孔7 ;集成艙體內(nèi)安裝有壓電片3、高壓脫離器4、距離/延時(shí)檢測電路5和驅(qū)動電路6，驅(qū)動電路6將40KHZ超聲波發(fā)射到高壓脫離器4，高壓脫離器4把高壓送到壓電片3上，并將40KHZ的超聲波通過雙軸聲學(xué)型腔向外面發(fā)送；當(dāng)車體位于本發(fā)明所述的雙軸盆體型結(jié)構(gòu)超聲波傳感器10 15米遠(yuǎn)或O 45°范圍內(nèi)時(shí)，即有回聲傳回來，壓電片3上會感應(yīng)到極弱(0.l-2mV)的電壓信號，該信號在高壓脫離器上不會通過對地線圈形成回路，這時(shí)高壓脫離器4就把極弱的電壓信號傳給距離/延時(shí)檢測電路5，距離/延時(shí)檢測電路5利用超聲波在空氣中傳輸速度一定的特點(diǎn)算出傳感器和物體之間的距離。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度C為已知常數(shù)，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差T計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。即:L = CXT式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時(shí)間差(Τ為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。本發(fā)明因檢測距離遠(yuǎn)，檢測角度可調(diào)，安裝位置可因?qū)嵉夭煌煌?，可直接置于房頂上，或者置于車位兩頭，施工成本較目前同類傳感器低很多。
權(quán)利要求
1.一種收發(fā)一體化超聲波傳感器包括雙軸聲學(xué)型腔和集成艙體兩部分，其特征在于:雙軸聲學(xué)型腔由類似于盆體式的呈梯形的喇叭狀超聲波吸音罩I和圓柱狀腔體2組成，圓柱狀腔體2位于喇叭狀超聲波吸音罩I的里面，靠前端布置，通過加強(qiáng)筋固定在超聲波吸音罩I里面，兩者的軸線為同軸，由此形成一個(gè)單探頭；集成艙體內(nèi)安裝有壓電片3、高壓脫離器4、距離/延時(shí)檢測電路5和驅(qū)動電路6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器，其特征在于:在超聲波吸音罩I的側(cè)壁上均勻地開有若干個(gè)通氣小孔7。
全文摘要
本發(fā)明所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器由低電壓(5V)、小電流(2mA)驅(qū)動，包括雙軸聲學(xué)型腔和集成艙體兩部分，雙軸聲學(xué)型腔由類似于盆體式的呈梯形的喇叭狀超聲波吸音罩和圓柱狀腔體組成，圓柱狀腔體位于喇叭狀超聲波吸音罩的里面，靠前端布置，通過加強(qiáng)筋固定在超聲波吸音罩里面，兩者的軸線為同軸，由此形成一個(gè)單探頭，為了使超聲波吸音罩的效果更好，在超聲波吸音罩的側(cè)壁上均勻地開有若干個(gè)通氣小孔；集成艙體內(nèi)安裝有壓電片、高壓脫離器、距離/延時(shí)檢測電路和驅(qū)動電路。本發(fā)明所述的收發(fā)一體化超聲波傳感器檢測角度可調(diào)，可靠性高，應(yīng)用聲學(xué)效應(yīng)設(shè)計(jì)，采用雙軸盆體型結(jié)構(gòu)，在0°～45°范圍內(nèi)，檢測極限距離可達(dá)10～15米。
文檔編號G01S15/08GK103105608SQ20111035425
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者周靜, 姚凱學(xué), 張厚武, 劉光林, 張勇 申請人:貴州英特利智能控制工程研究有限責(zé)任公司