CN107390203B - 一种超声波测距方法、装置及*** - Google Patents

一种超声波测距方法、装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种超声波测距方法、装置和***。该方法包括：向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；接收回波信号；在预设的盲区时间内对接收的回波信号进行前级放大和采样；将每次采样的回波信号的信号强度与第一信号强度阈值比较；第一信号强度阈值大于干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于盲区距离内有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值。可以看出，该测距方法可以对现有的盲区内的待测物的距离值进行检测。

Description

一种超声波测距方法、装置及***
技术领域
本发明涉及超声波技术领域，特别是涉及一种超声波测距方法、装置及***。
背景技术
现有的超声波测距***通常可分为两类，即收发一体式***和收发分体式***。对于收发一体式***而言，该***只具有一个超声波传感器，该传感器同时起到发射和接收超声波的作用，发射超声波时，该***会施加高强度的脉冲信号在超声波传感器上，若发射结束后使该***立即转入接收状态以检测回波信号，则传感器会被其自身上存留的余振所干扰，无法准确地检测回波信号中的有效信号(即由该超声波传感器本身发出的超声波在经过待测物的反射后，最终被该超声波传感器所接收到的那部分信号，即超声波本身的回波，而不包括干扰信号部分)，故一般需经过一段时间，待余振信号削弱之后才进行回波信号的检测。对于收发分体式***而言，该***具有两个超声波传感器，一个用来发射超声波，一个用来接收超声波，该***不存在余振干扰的问题，但是由发射传感器发射的超声波可能会有一部分直接被接收传感器接收到，为了避免接收传感器直接接收到超声波信号，一般是待超声波发出一段时间后才进行回波信号的检测。
以上两种***均可能接收到一定的干扰信号，不论是收发一体式***中的余振造成的干扰信号，还是收发分体式***中由发送传感器直接作用在接收传感器上的干扰信号，故为了避免干扰信号对测量结果造成影响，在超声波发出后的一段较短的时间(即盲区时间，该值可以通过多次试验获得)内均不进行回波信号的检测，相应地，若待测物的距离值较小，即待测物正好位于盲区时间所能测量的距离范围(盲区距离)之内，则待测物反馈的有效信号将无法被传感器接收到，更不用说据此计算待测物的距离值了。
可以看出，对于现有技术而言，位于盲区距离内的待测物的距离值无法得到检测。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种超声波测距方法、装置及***，用于对盲区距离内的待测物的距离进行检测。
一方面，本发明实施例提供了一种超声波测距方法，该方法包括如下步骤：
控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
控制超声波传感器接收回波信号；
在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；所述第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，所述第二时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
进一步地，上述方法还包括：
若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样；其中，后级放大倍数大于前级放大倍数；将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；所述第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值；
若采样的所述回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，所述第三时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
其中，所述后级放大的检测时间加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。
进一步地，上述方法还包括：
若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置所述待测物的距离值为最大量程值，并控制所述超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
进一步地，上述方法中，预设后级放大级数为N，N为不小于2的自然数，上述方法还包括：
若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则执行步骤：
A1、在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行第一级后级放大和采样；
A2、将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第三信号强度阈值进行比较；所述第三信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第一级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在第一级后级放大倍数下的幅值；
A3、在预设的第一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第四时刻，所述第四时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
若在预设的第一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则
B1、对接收的回波信号实时地进行下一级后级放大和采样；
B2、将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第l+2信号强度阈值进行比较，其中，l为当前的后级放大级数，所述第l+2信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第l级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在下一级放大倍数下的幅值，其中，l为不小于2并且不大于N的自然数；
B3、在预设的下一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第l+2信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第l+3时刻，所述第l+3时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
B4、若在预设的下一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则执行步骤：
C1、判断当前的后级放大级数是否为N，若是，则设置所述待测物的距离值为最大量程值，并控制所述超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测；否则，返回执行所述步骤B1；
其中，所述预设的N级后级放大检测时间的总和再加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间，并且，N级后级放大过程中，各级的放大倍数均大于前一级的放大倍数。
进一步地，上述方法还包括：
预先测量并存储在不同的检测总时间下，回波信号到来时刻与回波信号达到各信号强度阈值的时刻之间的时间间隔，该时间间隔为补偿时间；
获得所述总时长与所述补偿时间的时长差值；
所述根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值，为：根据超声波的传播速度和所述时长差值获得所述待测物的距离值。
进一步地，上述方法还包括：
获得所述超声波所处的环境温度；
根据所述环境温度获得所述超声波的实际传播速度；
所述根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值，为：根据所述超声波的实际传播速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
另一方面，本发明实施例还提供了一种超声波测距装置，该装置包括：
发射模块，用于控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
接收模块，用于控制超声波传感器接收回波信号；
第一处理模块，用于在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
第一比较模块，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；所述第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
第一计算模块，用于在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，所述第二时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
进一步地，上述装置还包括：
第二处理模块，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样，其中，后级放大倍数大于前级放大倍数；
第二比较模块，用于将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；所述第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值；
第二计算模块，用于若采样的所述回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，所述第三时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
其中，所述后级放大的检测时间加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。
进一步地，上述装置还包括：
第一判断模块，用于若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置所述待测物的距离值为最大量程值，并控制所述超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
进一步地，上述装置中，预设后级放大级数为N，N为不小于2的自然数，上述装置还包括：
第三处理模块，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行第一级后级放大和采样；
第三比较模块，用于将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第三信号强度阈值进行比较；所述第三信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第一级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在第一级后级放大倍数下的幅值；
第三计算模块，用于在预设的第一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第四时刻，所述第四时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
第四处理模块，用于若在预设的第一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则对接收的回波信号实时地进行下一级后级放大和采样；
第四比较模块，用于将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第l+2信号强度阈值进行比较，其中，l为当前的后级放大级数，所述第l+2信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第l级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在下一级放大倍数下的幅值，其中，l为不小于2并且不大于N的自然数；
第四计算模块，用于在预设的下一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第l+2信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第l+3时刻，所述第l+3时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
第二判断模块，用于若在预设的下一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则判断当前的后级放大级数是否为N，若是，则设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测；否则，对接收的回波信号实时地进行更下一级后级放大和采样；
其中，所述预设的N级后级放大检测时间的总和再加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间，并且，N级后级放大过程中，各级的放大倍数均大于前一级的放大倍数。
进一步地，上述装置还包括：
测量模块，用于预先测量并存储在不同的检测总时间下，回波信号到来时刻与回波信号达到各信号强度阈值的时刻之间的时间间隔，该时间间隔为补偿时间；
第一获取模块，用于获得所述总时长与所述补偿时间的时长差值；
第五计算模块，用于根据超声波的传播速度和所述时长差值获得所述待测物的距离值。
进一步地，上述装置还包括：
第二获取模块，用于获得所述超声波所处的环境温度；
第二获取模块，用于根据所述环境温度获得所述超声波的实际传播速度；
第六计算模块，用于根据所述超声波的实际传播速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
再一方面，本发明实施例还提供了一种超声波测距***，该***包括：超声波传感器和连接于所述超声波传感器的控制器；其中，
所述超声波传感器用于发射超声波和接收回波信号；
所述控制器用于在预设的盲区时间内，对接收到的回波信号实时地进行前级放大和采样，并将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；所述第一信号强度阈值大于预先测量的所述干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，根据检测到有效信号的时刻与超声波发射的时刻之间的时间间隔得到超声波传播的总时长，并根据超声波传播的速度和总时长获得所述待测物的距离值。
进一步地，上述***中，所述超声波传感器为收发一体式传感器或收发分体式传感器。
由上述的技术方案可见，对于本发明实施例提供的这种超声波测距方法、装置和***而言，可以先控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻，然后控制超声波传感器接收回波信号；接着在预设的盲区时间内，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻的时间间隔即为超声波传播的总时长；最后根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值即可。可以看出，本发明实施例在超声波发出后即可立即开始接收回波信号并对回波信号进行检测，而不需要等待盲区时间过去后才开始回波信号的检测，故本发明实施例可以接收到盲区时间内返回的有效信号，进而对位于盲区距离内的待测物的距离值进行检测。此外，与现有技术相比，本发明实施例中判断是否具有有效信号的方法较为简单，直接根据处于AWD工作模式下的ADC是否发生中断即可知道有效信号的到来与否，不需要依次进行整流、包络检测、微分、过零检测和峰值检测等步骤，从而大大地简化了有效信号的判断步骤，进而使该超声波测距方法更为简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的超声波测距方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的超声波测距方法的又一流程图；
图3为本发明实施例提供的超声波测距方法的又一流程图；
图4为本发明实施例提供的超声波测距方法的又一流程图；
图5为本发明实施例提供的超声波测距方法的又一流程图；
图6为本发明实施例提供的超声波测距装置的结构框图；
图7为本发明实施例提供的超声波测距装置的又一结构框图；
图8为本发明实施例提供的超声波测距装置的又一结构框图；
图9为本发明实施例提供的超声波测距装置的又一结构框图；
图10为本发明实施例提供的超声波测距***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
超声波测距方法实施例：
参见图1，图1为本发明实施例提供的超声波测距方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻。
其中，超声波传感器可以为收发一体式传感器或收发分体式传感器。本实施例中，超声波传感器可以与一控制器相连接，该控制器可以包括：单片机和定时器。具体实施时，单片机的端口可以同时产生多个，例如8个极性相反，频率为40KHz的方波信号，以作用于超声波传感器，使该超声波传感器向待测物发射超声波，同时定时器自动开启，使定时器记录下当前的第一时刻。
步骤S102，控制超声波传感器接收回波信号。
步骤S103，在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样。
本实施例中，控制器还可以包括放大电路和ADC(Analog Digital Converter，模数转换器)，其中，放大电路用来对回波信号进行前级放大，ADC用来采样经前级放大后的回波信号以获得采样值。由于在预设的盲区时间内进行采样，故回波信号可能有两种不同的组成：当采样的时间非常短时，回波信号中可能仅具有干扰信号；当采样的时间加长时，回波信号中可能仅具有有效信号。一旦回波信号被前级放大，则有效信号或干扰信号均会被放大，前级放大倍数可以根据实际情况来确定，只需保证经前级放大后的干扰信号不失真即可，本实施例对前级放大的具体放大倍数不做任何限定。
步骤S104，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较，第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值。
根据多次试验可知，干扰信号的幅值和持续时间(即盲区时间)均为固定的值，这两个值可通过试验来获得。具体地，盲区时间可以为1.8ms。而对于盲区距离内的有效信号来说，其最小信号强度可以认为是从盲区距离的边界处返回的回波信号的信号强度，该值也可以通过试验来获得，最终通过干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值和有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值，即可得到第一信号强度阈值。具体实施时，可以预先根据第一信号强度阈值计算得到第一采样阈值，然后将第一采样强度阈值预存于ADC内，接着使ADC处于AWD(Analog Watchdog，模拟看门狗)工作模式下，这样ADC会持续地将采样值与第一采样阈值进行比较。
步骤S105，在预设的盲区时间内，若采样后的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
通过多次试验可知，在盲区时间内，有效信号的幅值会远大于干扰信号的幅值，相应地，同一放大倍数下的有效信号的幅值也会远大于干扰信号的幅值。又由于第一信号强度阈值处于干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值与有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值之间，故若回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则采样的回波信号的信号强度必然大于前级放大倍数下的干扰信号的幅值，故回波信号中必然具有有效信号，这时记录下的第二时刻即为接收到有效信号的时刻。具体实施时，置于AWD工作模式下的ADC一直持续地采样经前级放大后的回波信号，并自动地将采样值与第一采样阈值进行比较，若采样值大于第一采样阈值，则说明回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，即采样到的回波信号中具有有效信号，此时ADC会产生中断，ADC将不再继续采样回波信号，定时器会记录下产生中断的具体时刻，即第二时刻。这样，根据定时器记录下的第二时刻与第一时刻之间的差值即可得到超声波传播的总时长t，超声波传播的速度v可以直接参考其理论值，则待测物的距离值L可以通过公式L＝v*t/2来计算。
可以看出，本实施例提供的超声波测距方法中，超声波传感器可以在超声波发出后立刻开始接收回波信号并对回波信号进行检测，而不需要等待盲区时间过去后才开始检测，故本发明可以接收到盲区时间内返回的有效信号，并最终根据超声波传播的总时长和速度得到位于盲区距离内的待测物的距离值。此外，与现有技术相比，本发明实施例中判断是否具有有效信号的方法较为简单，直接根据处于AWD工作模式下的ADC是否产生中断就可以获知有效信号的到来与否，不需要依次进行整流、包络检测、微分、过零检测和峰值检测等步骤，从而大大地简化了有效信号的判断步骤，进而使该超声波测距方法更为简单。
实际应用中，如果在盲区时间内未检测到有效信号，则说明待测物位于盲区距离外，故可以在预设的盲区时间到达时，对接收到的回波信号实时地进行后级放大和采样，以对盲区距离外的待测物的距离值进行检测。根据后级放大级数的不同，该超声波测距方法可以有两种不同的实施方式。
第一种实施方式中，后级放大的级数可以仅为一级，此时该超声波测距方法的流程图可以参照图2。如图2所示，本发明可以包括如下步骤：
步骤S201，控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻。
步骤S202，控制超声波传感器接收回波信号。
步骤S203，在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样。
步骤S204，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较，第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值。
步骤S205，在预设的盲区时间内，若采样后的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
其中，步骤S201至步骤S205的具体实施过程参照上述说明即可，在此不再赘述。
步骤S206，若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样。
其中，后级放大倍数可以大于前级放大倍数，后级放大倍数的具体取值可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限定。由于后级放大的待测物均位于盲区距离之外，与盲区距离内的待测物相比，其距离值较大，故需要以更大的放大倍数进行回波信号的放大，这样可以保证经放大后的回波信号的信号强度较大，从而保证有效信号能够被清楚地识别。
步骤S207，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值。
其中，盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度可以为由超声波传感器的最大量程处返回的回波信号的强度，其值也可以通过多次试验获得，这样，根据该值即可得到第二信号强度阈值。具体实施时，可以预先根据第二信号强度阈值计算得到第二采样阈值，然后将第二采样阈值预存于ADC内，接着使ADC处于AWD工作模式下，这样ADC会持续地将采样值与第二采样阈值进行比较。
步骤S208，若采样的回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，第三时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
其中，后级放大的检测时间加上盲区时间等于超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。这样，该方法可以对位于超声波的最大量程内的所有待测物的距离值进行检测。
具体实施时，若在预设的盲区时间内未检测到有效信号时，置于AWD工作模式下的ADC会持续地采样经后级放大后的回波信号，并自动地将采样值与第二采样阈值进行比较，若采样值大于第二采样阈值，则说明回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，即采样到的回波信号中具有有效信号，此时ADC产生中断，ADC将不再继续采样回波信号，定时器会记录下产生中断的时刻，即第三时刻。这样，根据定时器记录下的第三时刻与第一时刻之间的差值以及超声波传播的速度即可得到待测物的距离值。
可以看出，本实施例也可以对位于盲区距离外、超声波传感器的最大量程内的待测物的距离值进行测量，并且，其判断是否接收到有效信号的操作也较为简单，直接根据处于AWD工作模式下的ADC是否产生中断就可以获知有效信号到来与否，从而使该超声波测距方法更为简单。
第一种实施方式中，超声波测距方法的流程图还可以参照图3。如图3所示，本发明可以包括如下步骤：
步骤3201，控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻。
步骤S302，控制超声波传感器接收回波信号。
步骤S303，在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样。
步骤S304，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较，第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值。
步骤S305，在预设的盲区时间内，若采样后的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
步骤S306，若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样。
步骤S307，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值。
步骤S308，若采样的回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，第三时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
其中，步骤S301至步骤S308的具体实施方式参照上述说明即可，本实施例在此不再赘述。
步骤S309，若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
本实施例中，后级放大的过程不可能无止境地进行下去，若第一时间内未检测到有效信号，则说明待测物位于超声波传感器的测量量程之外，此时可以使超声波传感器再次向待测物发射超声波，以进行下一轮检测过程。
第二种实施方式中，后级放大的级数可以为N级，N为不小于2的自然数，此时该超声波测距方法的流程图可以参照图4。如图4所示，本发明可以包括如下步骤：
步骤S401，控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻。
步骤S402，控制超声波传感器接收回波信号。
步骤S403，在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样。
步骤S404，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较，第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值。
步骤S405，在预设的盲区时间内，若采样后的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
其中，步骤S401至S405的具体实施过程参照上述说明即可，在此不再赘述。
步骤S406，若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行第一级后级放大和采样。
其中，第一级后级放大倍数可以大于前级放大倍数，第一级后级放大倍数的具体取值可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限定，经第一级后级放大后的回波信号的采样过程也可以通过ADC来完成。
步骤S407，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第三信号强度阈值进行比较；第三信号强度阈值为预先测量的盲区距离外，第一级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在第一级后级放大倍数下的幅值。
其中，第三信号强度阈值也可以通过多次试验获得。
步骤S408，在预设的第一级后级放大检测时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第四时刻，第四时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
步骤S409，若在预设的第一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则对接收的回波信号实时地进行下一级后级放大和采样。
步骤S410，将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第l+2信号强度阈值进行比较，其中，l为当前的后级放大级数；第l+2信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第l级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在下一级放大倍数下的幅值，其中，l为不小于2并且不大于N的自然数。
其中，第l+2信号强度阈值也可以通过多次试验来获得。
步骤S411，在预设的下一级后级放大检测时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第l+2信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第l+3时刻，第l+3时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
步骤S412，若在预设的下一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则判断当前的后级放大级数是否为N，若是，则设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测；否则，返回执行步骤S409。
本实施例中，任一级后级放大检测时间与该级后级放大的检测距离一一对应。具体来说，一级后级放大检测时间可以对位于一级后级检测距离内的待测物的距离值进行检测，二级后级放大检测时间可以对位于二级后级放大检测距离内的待测物的距离值进行检测，依次类推。具体实施时，各级后级放大检测时间均可以根据实际情况来确定，只需保证预设的N级后级放大检测时间的总和再加上盲区时间等于超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。其中，第一时间也可以通过多次试验获得。这样，该方法可以对位于超声波传感器的最大量程内的所有待测物的距离值进行检测。
本实施例中，N级后级放大过程中，各级的放大倍数均大于前一级的放大倍数。具体来说，第一级后级放大倍数大于前级放大倍数，第二级后级放大倍数大于第一级后级放大倍数，第三级后级放大倍数大于第二级后级放大倍数，依次类推。具体实施时，控制器内预先存储了每一级后级放大过程的检测时间，即该后级放大过程对应的最长时间。放大电路可以以不同的放大倍数对回波信号进行放大。该N级后级放大的具体过程为：首先对回波信号进行第一级后级放大，此时ADC采样到的信号为经第一级后级放大后的回波信号，若在第一级后级放大的最长时间内，ADC产生中断，即第一级后级放大后的回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则代表ADC采样到的回波信号中具有有效信号，ADC产生中断的时刻即为第四时刻，然后根据该第四时刻与第一时刻的差值及超声波的传播速度即可计算待测物的距离值。若ADC在第一级后级放大的最长时间内并未产生中断，即代表ADC未检测到有效信号，此时对回波信号进行第二级后级放大，故ADC采样到的信号为经第二级后级放大后的回波信号。与第一级后级放大的过程类似，当ADC产生中断，则代表ADC检测到了有效信号，若ADC在第二级后级放大的最长时间内也未产生中断，即代表第二级后级放大过程也未检测到有效信号，此时可以判断当前的后级放大级数是否为N，即判断第二级后级放大是否为预设的最后一级后级放大，若是，则说明待测物处于超声波传感器的最大量程外，此时可以控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，以进行下一轮检测过程；若第二级后级放大过程并不是预设的最后一级后级放大，则可以对回波信号进行第三级后级放大，也就是说，只要某一级后级放大在该级放大的最长时间内未检测到有效信号，且该级放大并不是预设的最后一级放大过程，即可转入下一级的检测过程，以另一更大的放大倍数对回波信号进行放大，后续的各后级检测过程与第一级后级放大和第二级后级放大的检测过程类似，其具体检测原理参照上述说明即可，在此不再赘述。
本实施例中，N级后级放大的过程尤其适用于待测物的距离值较大的情况。具体地，回波信号经某一级后级放大后，若回波信号中未检测到有效信号，则可能是由于待测物的距离值较大，而该级的后级放大倍数较小，故回波信号的信号强度较弱，从而导致传感器无法采集到明显的有效信号，这时可以将采集到的回波信号进行下一级后级放大，由于下一级的后级放大倍数大于前一级后级的放大倍数，故回波信号在下一级后级放大倍数下的信号强度将会大于前一级放大倍数下的信号强度，此时若仍无法检测到有效信号，则可以用更大的放大倍数对回波信号进行放大，这样回波信号的信号将会更大，有效信号将更有可能被清楚地识别。
上述实施例均将ADC产生中断的时刻，即回波信号的信号强度超过某一阈值的时刻作为接收到有效信号的时刻，而由于回波信号的波形图呈波浪形，并且，回波信号在接收到之后还需要进行放大和采样，故ADC产生中断的时刻与实际接收到有效信号的时刻之间可能会存在一定的偏差，故需要对原有的超声波传播的总时长进行补偿，这样待测物的距离值会得到校正。
具体地，对超声波传播的总时长进行补偿的方法包括：
预先测量并存储在不同的检测总时间下，回波信号到来时刻与回波信号达到各信号强度阈值的时刻之间的时间间隔，该时间间隔为补偿时间；
下面以一具体的例子来说明补偿时间的测量步骤。
假设超声波传感器的量程为5m，将量程5m平均分为100份，则每一份的实际距离值为5cm，接着从距离为5cm处开始，每隔5cm检测一次ADC产生中断的时刻与第一时刻的差值t，并根据该差值t计算待测物的距离值L，经该计算过程得到的距离值L即为理论值，而距离值的实际值L1为预先确定好的，其值是已知的，这样就可以得到L与L1的差值L2,最后根据公式t2＝L2/v即可得到不同的检测总时间t所对应的的补偿时间t2。
获得总时长与补偿时间的时长差值。
根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值，为：根据超声波传播速度和时长差值获得待测物的距离值。
可以看出，本实施例可以对超声波传播的总时长进行补偿，这样最终得到的距离值将会更为精准。
上述实施例中，超声波的传播速度可以为超声波的理论传播速度，但是，由于环境温度的影响，超声波的实际传播速度与其理论传播速度之间可能会与有一定程度的偏差，从而造成测得的待测物的距离值与实际距离值存在着一定的偏差，故还需要对超声波的传播速度进行校正，这样待测物的距离值也会得到校正。
具体地，对超声波的传播速度进行校正的方法包括以下步骤：
获得超声波所处的环境温度。
其中，环境温度可以由温度传感器实时测量。
根据环境温度获得超声波的实际传播速度。其中，环境温度可以用T来表示，超声波的实际传播速度可以用v1来表示，v1与T的换算关系为：V1(m/s)＝331.5+0.607T。
根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值，为：根据超声波的实际传播速度和总时长获得待测物的距离值。
可以看出，本实施例考虑到了环境温度对超声波传播速度的影响，而未直接选用公知的超声波的理论传播速度为超声波的传播速度，故避免了由于环境温度的变化而对测量结果造成影响，从而使最终得到的距离值更为精准。
下面结合图5，以后级放大为一级的情况对本实施例的具体实施过程进行说明。
如图5所示，具体实施时，首先进行步骤S501，使超声波发射完成。接着执行步骤S502，即TIMER1计数器复位。具体地，计算器复位即将超声波发射完成的时刻记为零时刻。接着进行步骤S503，开启ADC采样通道1。具体地，ADC开启采样通道1，这时放大电路对采集到的回波信号进行前级放大，前级放大的放大倍数可以为23倍，同时ADC对放大后的回波信号进行采样。然后执行步骤S504，判断是否发生ADC的AWD中断，若ADC在AWD工作模式下发生中断，即代表回波信号的信号强度大于预设好的第一信号强度阈值，故ADC检测到了有效信号，此时通过步骤S510，获得中断中记录的TIMER1计数值，TIMER1计数值即为超声波传播的总时长。接着根据步骤S511，采用时间补偿，获得较准确的传输时间。其中，时间补偿的方法参照上述说明即可，在此不再赘述。步骤S512，获得当前温度，并计算声速，该步骤可以对超声波的传播速度进行校正，具体校正方法参照上述说明即可，在此不再赘述。接着执行步骤S513，根据距离值为TIMER1计数值与声速的乘积的一半，计算距离值。最后执行步骤S515，即待距离值计算好之后，开启超声波发射，重新发射超声波以进行下一轮检测。
若步骤S504中ADC在AWD工作模式下未发生中断，则：先执行步骤S505，判断TIMER1值是否大于前级检测超时时间，即预先测得的盲区时间，若是，则代表盲区时间内未检测到有效信号，此时执行步骤S506。步骤S506为开启ADC采样通道2。具体地，ADC开启采样通道2时，放大电路对采集到的回波信号进行后级放大，后级放大倍数可以为34倍，同时ADC对放大后的回波信号进行采样。然后进行步骤S507，判断是否发生ADC中断。若是，即代表ADC检测到了有效信号，此时执行步骤S514，获得中断中记录的TIMER1计数值，该计数值即为接收到有效信号的时刻，最后依次进行步骤S511、步骤S512、步骤S513和步骤S515。
若步骤S507中判断ADC未发生中断，则执行步骤S508，判断TIMER1当前值是否大于后级检测超时时间，即超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。若是，则代表待测物的距离值超出了超声波传感器的测量范围，此时可以使该超声波传感器显示的距离值为最大量程，接着执行步骤S515，以开启超声波发射，重新进行下一轮检测。
综上，本实施例提供的超声波测距方法可以对位于盲区距离内的待测物的距离值进行检测，并且，该方法判断是否接收到有效信号的操作也较为简单。
超声波测距装置实施例：
参见图6，图中示出了本发明实施例提供的超声波测距装置的结构框图。如图6所示，该装置包括：
发射模块11，用于控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
接收模块12，用于控制超声波传感器接收回波信号；
第一处理模块13，用于在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
第一比较模块14，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
第一计算模块15，用于在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
由于超声波测距方法具有上述技术效果，故基于该方法的超声波测距装置也具有相应的技术效果，在此不再赘述。
参见图7，图中示出了本发明实施例提供的超声波测距装置的又一结构框图。如图7所示，该装置包括：
发射模块21，用于控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
接收模块22，用于控制超声波传感器接收回波信号；
第一处理模块23，用于在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
第一比较模块24，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
第一计算模块25，用于在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得待测物的距离值；
第二处理模块26，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样，其中，后级放大倍数大于前级放大倍数；
第二比较模块27，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值；
第二计算模块28，用于若采样的回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，第三时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得所述待测物的距离值。
其中，后级放大的检测时间加上盲区时间等于超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。
参见图8，图中示出了本发明实施例提供的超声波测距装置的又一结构框图。如图8所示，该装置包括：
发射模块801，用于控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
接收模块802，用于控制超声波传感器接收回波信号；
第一处理模块803，用于在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
第一比较模块804，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
第一计算模块805，用于在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得待测物的距离值。
第二处理模块806，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样，其中，后级放大倍数大于前级放大倍数；
第二比较模块807，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值；
第二计算模块808，用于若采样的回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，第三时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得所述待测物的距离值；
第一判断模块809，用于若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
参见图9，图中示出了本发明实施例提供的超声波测距装置的又一结构框图。如图9所示，该装置包括：
发射模块501，用于控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
接收模块502，用于控制超声波传感器接收回波信号；
第一处理模块503，用于在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
第一比较模块504，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
第一计算模块505，用于在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得待测物的距离值；
第三处理模块506，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行第一级后级放大和采样；
第三比较模块507，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第三信号强度阈值进行比较；第三信号强度阈值为预先测量的盲区距离外，第一级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在第一级后级放大倍数下的幅值；
第三计算模块508，用于在预设的第一级后级放大检测时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第四时刻，第四时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值；
第四处理模块509，用于若在预设的第一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则对接收的回波信号实时地进行下一级后级放大和采样；
第四比较模块510，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第l+2信号强度阈值进行比较，其中，l为当前的后级放大级数；第l+2信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第l级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在下一级放大倍数下的幅值，其中，l为不小于2并且不大于N的自然数；
第四计算模块511，用于在预设的下一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第l+2信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第l+3时刻，第l+3时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值；
第二判断模块512，用于若在预设的下一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则判断当前的后级放大级数是否为N，若是，则设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器在再次待测物发射超声波，重新进行检测；否则，对接收的回波信号实时地进行更下一级后级放大和采样；
其中，预设的N级后级放大检测时间的总和再加上盲区时间等于超声波传感器的最大量程所对应的第一时间，并且，N级后级放大过程中，各级的放大倍数均大于前一级的放大倍数。
上述实施例中，该装置还可以包括：
第二发射模块，用于若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
上述实施例中，该装置还可以包括：
测量模块，用于预先测量并存储在不同的检测总时间下，回波信号到来时刻与回波信号达到各信号强度阈值的时刻之间的时间间隔，该时间间隔为补偿时间；
第一获取模块，用于获得总时长与补偿时间的时长差值；
第五计算模块，用于根据超声波的传播速度和时长差值获得待测物的距离值。
上述实施例中，该装置还可以包括：
第二获取模块，用于获得超声波所处的环境温度；
第二获取模块，用于根据环境温度获得超声波的实际传播速度；
第六计算模块，用于根据超声波的实际传播速度和总时长获得待测物的距离值。
综上，该超声波测距装置可以对位于盲区距离内的待测物的距离值进行检测，并且，其判断是否接收到有效信号的操作也较为简单。
超声波测距***实施例：
参见图10，图中示出了本发明实施例提供的超声波测距***的结构示意图。如图10所示，本实施例包括：超声波传感器(图中仅示出其发射端2和接收端3)和连接于超声波传感器的控制器1。其中，超声波传感器用于发射超声波和接收回波信号。控制器1用于在预设的盲区时间内，对接收到的回波信号实时地进行前级放大和采样，并将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，第二时刻与第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和总时长获得待测物的距离值。
如图10所示，该控制器1可以为MCU控制单元，MCU控制单元可以具有ADC、两个IO(Input/Outerput，输入/输出)口，以及I2C(Intel-Integrated Circuit)。其中，一个IO口与超声波传感器相连接，使该IO口产生的40KHz的方波激励通过电平转换后经超声波传感器的发射端2发出，另一个IO口与测温模块4相连接，以实时地检测环境温度。ADC依次与放大电路和超声波传感器的接收端3相连接，使超声波传感器接收到的超声波中的回波信号经放大电路放大后被ADC采样，然后根据处于AWD工作模式下的ADC是否发生中断来判断是否接收到了有效信号。I2C用来与上位机进行通信。
具体地，超声波传感器可以为收发一体式传感器或收发分体式传感器。
由于该超声波测距方法具有上述技术效果，故基于该方法的超声波测距***也具有相应的技术效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种超声波测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
控制超声波传感器接收回波信号；
在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；所述第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，所述第二时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样；其中，后级放大倍数大于前级放大倍数；将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；所述第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值；
若采样的所述回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，所述第三时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
其中，所述后级放大的检测时间加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置所述待测物的距离值为最大量程值，并控制所述超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预设后级放大级数为N，N为不小于2的自然数，该方法还包括：
若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则执行步骤：
A1、在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行第一级后级放大和采样；
A2、将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第三信号强度阈值进行比较；所述第三信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第一级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在第一级后级放大倍数下的幅值；
A3、在预设的第一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第四时刻，所述第四时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
若在预设的第一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则
B1、对接收的回波信号实时地进行下一级后级放大和采样；
B2、将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第l+2信号强度阈值进行比较，其中，l为当前的后级放大级数，所述第l+2信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第l级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在下一级放大倍数下的幅值，其中，l为不小于2并且不大于N的自然数；
B3、在预设的下一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第l+2信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第l+3时刻，所述第l+3时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
B4、若在预设的下一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则执行步骤：
C1、判断当前的后级放大级数是否为N，若是，则设置所述待测物的距离值为最大量程值，并控制所述超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测；否则，返回执行所述步骤B1；
其中，所述预设的N级后级放大检测时间的总和再加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间，并且，N级后级放大过程中，各级的放大倍数均大于前一级的放大倍数。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
预先测量并存储在不同的检测总时间下，回波信号到来时刻与回波信号达到各信号强度阈值的时刻之间的时间间隔，该时间间隔为补偿时间；
获得所述总时长与所述补偿时间的时长差值；
所述根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值，为：根据超声波的传播速度和所述时长差值获得所述待测物的距离值。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
获得所述超声波所处的环境温度；
根据所述环境温度获得所述超声波的实际传播速度；
所述根据超声波传播速度和总时长获得待测物的距离值，为：根据所述超声波的实际传播速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
7.一种超声波测距装置，其特征在于，包括：
发射模块，用于控制超声波传感器向待测物发射超声波，并记录当前的第一时刻；
接收模块，用于控制超声波传感器接收回波信号；
第一处理模块，用于在预设的盲区时间内，对接收的回波信号实时地进行前级放大和采样；
第一比较模块，用于将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；所述第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的盲区距离内的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；
第一计算模块，用于在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第二时刻，所述第二时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
第二处理模块，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行后级放大和采样，其中，后级放大倍数大于前级放大倍数；
第二比较模块，用于将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第二信号强度阈值进行比较；所述第二信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、超声波传感器的最大量程内有效信号的最小信号强度在后级放大倍数下的幅值；
第二计算模块，用于若采样的所述回波信号的信号强度大于第二信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第三时刻，所述第三时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
其中，所述后级放大的检测时间加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
第一判断模块，用于若在超声波传感器的最大量程所对应的第一时间内未检测到有效信号，则在第一时间到达时，设置所述待测物的距离值为最大量程值，并控制所述超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，预设后级放大级数为N，N为不小于2的自然数，该装置还包括：
第三处理模块，用于若在预设的盲区时间内未检测到有效信号，则在预设的盲区时间到达时，对接收的回波信号实时地进行第一级后级放大和采样；
第三比较模块，用于将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第三信号强度阈值进行比较；所述第三信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第一级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在第一级后级放大倍数下的幅值；
第三计算模块，用于在预设的第一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第三信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第四时刻，所述第四时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
第四处理模块，用于若在预设的第一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则对接收的回波信号实时地进行下一级后级放大和采样；
第四比较模块，用于将每次采样的所述回波信号的信号强度与预先测量并存储的第l+2信号强度阈值进行比较，其中，l为当前的后级放大级数，所述第l+2信号强度阈值为预先测量的盲区距离外、第l级后级检测距离内有效信号的最小信号强度在下一级放大倍数下的幅值，其中，l为不小于2并且不大于N的自然数；
第四计算模块，用于在预设的下一级后级放大检测时间内，若采样的所述回波信号的信号强度大于第l+2信号强度阈值，则确定检测到有效信号，并记录当前的第l+3时刻，所述第l+3时刻与所述第一时刻之间的时间间隔为超声波传播的总时长；根据超声波传播的速度和所述总时长获得所述待测物的距离值；
第二判断模块，用于若在预设的下一级后级放大检测时间到达时，未检测到有效信号，则判断当前的后级放大级数是否为N，若是，则设置待测物的距离值为最大量程值，并控制超声波传感器再次向待测物发射超声波，重新进行检测；否则，对接收的回波信号实时地进行更下一级后级放大和采样；
其中，所述预设的N级后级放大检测时间的总和再加上所述盲区时间等于所述超声波传感器的最大量程所对应的第一时间，并且，N级后级放大过程中，各级的放大倍数均大于前一级的放大倍数。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
测量模块，用于预先测量并存储在不同的检测总时间下，回波信号到来时刻与回波信号达到各信号强度阈值的时刻之间的时间间隔，该时间间隔为补偿时间；
第一获取模块，用于获得所述总时长与所述补偿时间的时长差值；
第五计算模块，用于根据超声波的传播速度和所述时长差值获得所述待测物的距离值。
12.根据权利要求7-10中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
第二获取模块，用于获得所述超声波所处的环境温度；
第二获取模块，用于根据所述环境温度获得所述超声波的实际传播速度；
第六计算模块，用于根据所述超声波的实际传播速度和所述总时长获得所述待测物的距离值。
13.一种超声波测距***，其特征在于，包括：超声波传感器和连接于所述超声波传感器的控制器；其中，
所述超声波传感器用于向待测物发射超声波和接收回波信号；
所述控制器用于在预设的盲区时间内，对接收到的回波信号实时地进行前级放大和采样，并将每次采样的回波信号的信号强度与预先测量并存储的第一信号强度阈值进行比较；所述第一信号强度阈值大于预先测量的干扰信号的信号强度在前级放大倍数下的幅值，并小于预先测量的有效信号的最小信号强度在前级放大倍数下的幅值；在预设的盲区时间内，若采样的回波信号的信号强度大于第一信号强度阈值，则确定检测到有效信号，根据检测到有效信号的时刻与超声波发射的时刻之间的时间间隔得到超声波传播的总时长，并根据超声波传播的速度和总时长获得所述待测物的距离值。
14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，所述超声波传感器为收发一体式传感器或收发分体式传感器。
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