一种超声波测量系统及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110703235A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201911037057.8(22)申请日2019.10.29(71)申请人南京俊禄科技有限公司地址211000江苏省南京市江宁区禄口街道神舟路37号创智产业园C栋东侧3楼(72)发明人朱瑞华徐俊杰林毓平(74)专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)32231代理人李珍(51)Int.Cl.G01S7/527(2006.01)G01S7/536(2006.01)G01S15/02(2006.01)G01S15/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种超声波测量系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种超声波测量系统及其方法，属于电子技术领域，包括收发换能器单元、收发模拟电路单元、核心处理单元和人机接口，解决了采用数字滤波技术提高超声波测量信号采集的准确度的技术问题，本发明将超声波接收、按键控制、时间测量、画面显示等测量系统集成在一个芯片中，极大的提高了集成度，将接收到的模拟回波信息转换成数字信号，并在芯片中对数字信号进行处理运算，达到模拟电路中的带通滤波、检波等作用，数字滤波后的信号直接送内部CPU计算，得出更为精确的测量值，本发明的优势为整个系统中只需一个功率发射模块和一个多功能数据处理模块即可实现超声波测量的功能。CN110703235ACN110703235A权利要求书1/2页1.一种超声波测量系统，其特征在于：包括收发换能器单元、收发模拟电路单元、核心处理单元和人机接口；收发换能器单元包括发射换能器和接收换能器；收发模拟电路单元包括发射驱动单元和接收限幅单元，发射驱动单元用于驱动发射换能器，接收限幅单元用于接收接收换能器传回的信号；核心处理单元包括ADC模块、接收同步模块、数字滤波模块、CPU处理模块、发射脉冲模块、外部接口模块、视频驱动模块和音频驱动模块；发射脉冲模块连接CPU处理模块，用于向发射驱动单元提供发射脉冲信号；CPU处理模块通过接收同步模块向ADC模块发出同步时钟信号；接收限幅单元连接ADC模块的输入端，ADC模块的输出端通过数字滤波模块连接CPU处理模块；外部接口连接CPU处理模块，用于提供外部数据通信接口；视频驱动模块和音频驱动模块均连接CPU处理模块，分别用于提供外部显示单元和音频单元。2.如权利要求1所述的一种超声波测量系统，其特征在于：所述核心处理单元采用IT970型号的MCU处理器，接收限幅单元连接所述MCU处理器的ADC接口，音频单元连接所述MCU处理器的AudioCodec接口，显示单元连接连接所述MCU处理器的LVDS接口，发射驱动单元连接所述MCU处理器的一个IO口。3.如权利要求2所述的一种超声波测量系统，其特征在于：所述外部数据通信接口为所述MCU处理器提供的串口通信接口。4.如权利要求2所述的一种超声波测量系统，其特征在于：所述发射驱动单元的为由MC34151及其外围电路构成的发射驱动电路，所述接收限幅单元的型号为由LM358构成的放大电路。所述发射换能器和所述接收换能器为发射接收一体换能器，其型号为JLT-200K-1068；显示单元为液晶显示屏，音频单元为扬声器。5.一种超声波测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立一种超声波测量系统；步骤2：CPU处理模块产生启动脉冲信号，并通过发射脉冲模块将启动脉冲信号传输给发射驱动单元，发射驱动单元将启动脉冲信号进行功率放大后推送给发射换能器；步骤3：发射换能器内置发射振子，发射振子将发射驱动推送来的信号转换成超声波向外发射；步骤4：接收换能器内置接收振子，接收振子接收超声波的目标回波，接收振子将目标回波转换成电信号，并传输给接收限幅单元；步骤5：接收限幅单元将接收振子传输来的电信号限定在安全的幅度以内，生成待测信号，并将待测信号传输给ADC模块的输入端；步骤6：ADC模块与接收同步单元相连，在启动脉冲信号发射后的预定时间延迟后再进行模拟数字信号转换；ADC模块待测信号转换成源数字信号，并将源数字信号传送给数字滤波模块；步骤7：数字滤波模块对源数字信号进行筛选，识别，抛弃无用的干扰信号，得到目标数2CN110703235A权利要求书2/2页字信号，其包括如下步骤：步骤A：获取目标数字信号的幅度均值，设定一个均值参考值，并判断幅度均值是否大于均值参考值：大于，则舍弃目标数字信号，并执行步骤A；不大于，则执行步骤B；步骤B：保存目标数字信号，判断目标数字信号是否小于均值参考值的二分之一：是，则舍弃目标数字信号，执行步骤A；否，则保存目标数字信号，并执行步骤C；步骤C：设定一个限幅阈值，根据限幅阈值对目标数字信号进行限幅处理，得到限幅数字信号；