本實用新型實施例涉及電路技術領域，尤其涉及一種超聲波全向接收電路及設備。

背景技術：

目前，在采用超聲波信號測距時，一種是通過超聲波探頭發(fā)出一個超聲波信號，在遇到障礙物時，該超聲波信號會返回一個回波信號，通過對回波信號進行處理分析，從而計算出障礙物與超聲波探頭之間的距離。

另外，超聲波發(fā)射裝置和接收裝置分開設置，通過一個超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲信號，通過超聲波探頭接收該超聲波信號，通過對接收信號進行處理分析，根據(jù)超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波信號的時間和超聲波探頭接收到該超聲波信號的時間之差，以及超聲波的傳播速度，從而計算出超聲波發(fā)射器與超聲波探頭之間的距離。

由于每一個普通的超聲波探頭只能夠接收一定范圍的超聲波信號，為了使超聲波探測器能夠全方位的接收信號，則需要至少設置六個超聲波探頭，在對六個超聲波探頭接收的信號進行分析處理時，則需要至少六個與超聲波探頭相對應的超聲波處理電路，以保證每一探頭所接收到的信號都能夠傳輸至處理器進行分析處理，以確定出與超聲探測器最近的障礙物的距離信息或者超聲波發(fā)射器與超聲波探頭之間的距離。

但是，上述每一個超聲波探頭對應一個信號處理電路，就會在很大程度上增加超聲波探測器的成本。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型實施例提供一種超聲波全向接收電路及設備，以降低信號接收電路的成本，同時避免信號處理過程中盲區(qū)的產生。

第一方面，本實用新型實施例提供了一種超聲波全向接收電路，包括：

多個超聲波探頭，每個超聲波探頭用于接收超聲波發(fā)射源發(fā)射的超聲波信號，并轉換為相應的交變電信號；

多個檢波電路，與所述超聲波探頭一一對應連接，用于對所述交變電信號進行半波過濾，以得到所述交變電信號的正半波電平信號或負半波電平信號，作為半波電平信號；

濾波電路，分別與多個所述檢波電路相連，用于將各所述半波電平信號進行疊加，并經過低通濾波得到疊加后半波電平信號的包絡信號；

比較器，所述比較器的第一輸入端與所述濾波電路的輸出端相連，第二輸入端與基準電壓源相連，用于將所述包絡信號與所述基站電壓源輸入的基準電壓進行比較；

處理器，與所述比較器相連，用于接收比較器輸出的電信號，并根據(jù)接收到電信號的時間與超聲波發(fā)射源發(fā)射超聲波的時間，進行距離的計算。

可選的，還包括：

第一放大電路，連接在所述濾波電路和比較器之間，用于將所述包絡信號進行放大處理。

可選的，所述第一放大電路包括至少三級放大電路。

可選的，所述處理器具體用于：

當所述比較結果為包絡信號的電壓值大于或等于所述基準電壓時，識別所述比較器輸出的電信號為無效信號；

當所述比較結果為包絡信號的電壓值小于所述基準電壓時，識別所述比較器輸出的電信號為有效信號，并進行距離計算。

可選的，所述檢波電路包括：檢波二極管。

可選的，還包括：

多個第二放大電路，分別一一對應的連接在所述超聲波探頭和檢波電路之間，用于對所述超聲波探頭產生的交變電信號進行放大。

可選的，所述第二放大電路包括至少兩級放大電路，用于將所述交變電信號放大至1V。

第二方面，本實用新型實施例提供了一種超聲波全向接收設備，包括本實用新型實施例提供的超聲波全向接收電路。

可選的，所述設備還包括：控制器，用于向各所述超聲波探頭發(fā)出設定頻率的電信號，以驅動各個所述超聲波探頭發(fā)射超聲波。

本實用新型實施例提供了一種超聲波全向接收電路及設備，該超聲波全向接收電路通過對各方位的超聲波信號進行分別接收，并通過檢波電路分別進行半波過濾后，再由濾波電路對半波電平信號進行疊加處理獲得包絡信號，再通過比較器將該包絡信號與基準電壓信號進行比較，將比較的結果采用處理器進行分析處理，以獲得超聲波探頭所探測的距離值，進一步避免在距離探測時盲區(qū)的出現(xiàn)，準確地獲得所探測的距離值。

附圖說明

圖1A是本實用新型實施例一提供一種超聲波全向接收電路的結構示意圖；

圖1B是本實用新型實施例一提供的一種具有六個超聲波探頭的超聲波全向接收電路的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例二提供的一種超聲波全向接收電路的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例三提供的一種超聲波全向接收設備的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。

實施例一

圖1A是本實用新型實施例提供一種超聲波全向接收電路的結構示意圖，該電路應用于超聲波測距設備中，該設備能夠全方位的接收和處理超聲波信號，如圖1A所示，超聲波全向接收電路包括：多個超聲波探頭RX、多個檢波電路10、濾波電路20、比較器30和處理器40。

多個超聲波探頭RX，每個超聲波探頭RX1～RXn均用于接收超聲波信號，該接收到的超聲波信號可以是每個超聲波探頭RX1～RXn作為超聲波發(fā)射源發(fā)出的超聲波遇到障礙物后反射的回波信號，也可以是獨立的超聲波發(fā)射源發(fā)射的超聲波信號；并將接收到的超聲波信號轉換為相應的交變電信號。

多個檢波電路10，其中，每個檢波電路11～1n與上述每個超聲波探頭RX1～RXn一一對應連接，用于對每個超聲波探頭RX1～RXn轉化的交變電信號進行半波過濾，以得到該交變電信號的正半波電平信號或負半波電平信號，作為半波電平信號；

濾波電路20，分別與上述多個檢波電路10相連，用于將各檢波電路11～1n半波過濾所得的半波電平信號進行疊加，并經過低通濾波得到疊加后半波電平信號的包絡信號；

比較器30，該比較器30的第一輸入端與濾波電路20的輸出端相連，第二輸入端與基準電壓源相連，用于將濾波電路20低通濾波所得的疊加后半波電平信號的包絡信號與基站電壓源輸入的基準電壓進行比較；

處理器40，與比較器30相連，用于接收比較器30輸出的電信號，并根據(jù)接收到電信號的時間與超聲波發(fā)射源發(fā)射超聲波的時間，進行距離的計算。

本實用新型實施例的技術方案可采用多種電路連接結構來實現(xiàn)，例如檢波電路10可由檢波二極管來實現(xiàn)半波過濾，處理器40可以是單片機或數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)對電信號的分析與處理。對于每個超聲波探頭RX1～RXn表示超聲波探頭RX1、超聲波探頭RX2、超聲波探頭RX3等，即從超聲波探頭RX1一直到超聲波探頭RXn的n個超聲波探頭，其中n的具體數(shù)值可以是大于等于2的任意自然數(shù)，如圖1B所示，將n確定為6。相應的，每個檢波電路11～1n表示檢波電路11到檢波電路1n的n個檢波電路。在本實用新型實施例中其它與n有關的表述均可參照上述解釋。

圖1B是本實用新型實施例一提供的一種具有六個超聲波探頭的超聲波全向接收電路的結構示意圖。下面結合圖1A和圖1B對該超聲波全向接收電路100的實現(xiàn)原理進行說明。

超聲波是一種高頻聲波，具有方向性好、穿透力強等優(yōu)點，而被用于測距、測速、清洗等。在采用超聲波測距時，如超聲波發(fā)射源和超聲波接收器為同一個裝置，則超聲波發(fā)射源在某一時刻向某一方向發(fā)射超聲波，超聲波在空氣中傳播的過程中碰到障礙物就立即返回，超聲波接收器就會在一段時間后收到反射波，其中發(fā)射和接收超聲波的時間差為t秒由超聲波在空氣中的傳播速度C，該速度C約為340m/s，從而計算出超聲波發(fā)射源/超聲波接收器距障礙物的距離S米，即計算公式如下：

如超聲波發(fā)射源為一個獨立于超聲波接收器的裝置，則超聲波發(fā)射源發(fā)出超聲波的同時，觸發(fā)產生一個同步信號，超聲波接收器接收到該同步信號，并在接收到超聲波信號后，計算接收到同步信號與接收到超聲波信號之間的時間差為t秒。

從而計算出超聲波接收器距超聲波發(fā)射源的距離S米，即計算公式如下：

S＝340×t

由于超聲波具有方向性，當需要獲取周圍環(huán)境中所有的超聲信號時，則就需要超聲波接收器能接收周圍360°范圍內的超聲波信號。對于普通的超聲波探頭可覆蓋的角度約為80°，而圍繞設備一周為360°，為使設備周圍的超聲波信號都能夠被探測到則至少需要六個普通的超聲波探頭。

在本實施例中，超聲波全向接收電路100采用多個超聲波探頭RX探測周圍所有的超聲波信號，以普通的超聲波探頭為例，如圖1B所示，該超聲波全向接收電路100具有六個超聲波探頭RX1～RX6、與六個超聲波探頭一一對應的六個檢波電路11～16以及濾波電路20、比較器30和處理器40。

在超聲波探頭中具有壓電效應的材料能夠將聲能與電能相互轉換，因而又可稱之為換能器。超聲波探頭會將接收到的回波信號轉化為相應的交變電信號，但是超聲波信號在傳播的過程中會隨著傳播距離的增加而產生能量上的衰減，以使由超聲波信號轉化而來的交變電信號隨著傳播距離的增加而減弱。

若將各超聲波探頭RX1～RX6轉化的交變電信號直接匯合進行分析處理，則可能因信號之間波峰和波谷的疊加而抵消，從而產生測距的盲區(qū)，在盲區(qū)內設備不能輸出正確的距離信息，并且該盲區(qū)可以出現(xiàn)在任何位置。這就需要在匯合前采用各檢波電路11～16對各個交變電信號進行半波的過濾，濾掉交變電信號的正半波電平信號或負半波電平信號，作為半波電平信號。其中每個檢波電路11～16可以分別由檢波二極管構成。由于檢波二極管的單向導通的性能，使得在檢波時，若檢波二極管正向接入電路，交變電信號由檢波二極管的正極輸入，則該交變電信號負半波的信號將會被濾掉，因而半波電平信號為正半波電平信號；若檢波二極管反向接入電路，交變電信號由檢波二極管的負極輸入，則半波電平信號為負半波電平信號。在本實施例中將檢波二極管優(yōu)選為反向接入電路，所得的半波電平信號為0V以下的負半波電平信號。

經各檢波電路11～16檢波后的各半波電平信號匯合至濾波電路20。該濾波電路20將各個半波電平信號進行疊加，并進行低通濾波得到各半波電平信號的包絡信號?？梢杂呻娙莺?或電阻進行相應的電連接構成濾波電路20。

經低通濾波后獲得的包絡信號，輸入到比較器30的輸入端與比較器30另一輸入端的基準電壓進行比較，并將比較后所得的與距離相關的脈沖信號輸入處理器40。處理器40對該脈沖信號進行分析，從而進行距離的計算。該處理器40可以是單片機或數(shù)字信號處理器等，以實現(xiàn)對比較器輸出的脈沖信號進行相應的計算。

示例性的，本領域技術人員可以想到，在本實施例的基礎上還可以設置若干分壓電阻、濾波電容等，其連接關系可視實際情況而定。

本實用新型實施例通過對各方位超聲波信號進行分別接收，并通過檢波電路分別進行半波過濾后，再由濾波電路對半波電平信號進行疊加處理獲得包絡信號，再通過比較器將該包絡信號與基準電壓信號進行比較，將比較的結果輸入到處理器進行分析計算，以獲得超聲波探頭所探測的距離值，進一步避免在距離探測時盲區(qū)的出現(xiàn)，準確地獲得所探測的距離值。

實施例二

圖2是本實用新型實施例二提供的一種超聲波全向接收電路的結構示意圖，本實施例在上述實施例的基礎上增加了第一放大電路，如圖2所示，第一放大電路50連接在濾波電路20和比較器30之間，用于將濾波電路20產生的包絡信號進行放大處理。

示例性的，放大電路能夠將一個微弱的交流小信號，通過一個放大裝置，例如運算放大器等，輸出一個波形相似，但幅值變大的交流電信號。在得到包絡信號后，為了和后級的比較器閾值相匹配，同時為了得到最大的動態(tài)范圍，需要對該包絡信號進行再次放大。同時，該放大電路中包含濾波電路，能起到濾掉雜波的功能。在本實施例中，采用第一放大電路50對濾波電路20輸出的包絡信號進行放大處理，以獲得較大幅值的包絡信號，該較大幅值的包絡信號可適應比較器30另一輸入端的基準電壓信號，從而使得比較結果更加準確。優(yōu)選第一放大電路至少為3級放大電路。

可選的，處理器40接收比較器30輸出的比較結果，并根據(jù)該比較結果進行相應的分析處理。當比較結果為包絡信號的電壓值大于或等于基準電壓時，識別比較器30輸出的電信號為無效信號；當比較結果為包絡信號的電壓值小于所述基準電壓時，識別比較器30輸出的電信號為有效信號，進行距離的計算。

示例性的，將包絡信號輸入比較器30反相輸入端，基準電壓信號輸入比較器30的同相輸入端。當包絡信號的電壓值大于或等于基準電壓時，比較器30將輸出低電平的信號，處理器40對該輸出信號不做處理，從而識別出所輸入的信號為無效信號；而當包絡信號的電壓值小于所述基準電壓時，比較器30將輸出高電平的信號，處理器40對該輸出信號做分析處理，進行距離的計算。

可選的，該超聲波全向接收電路還包括：多個第二放大電路60，分別一一對應的連接在各個超聲波探頭和檢波電路之間，用于對超聲波探頭產生的交變電信號進行放大。

實際的超聲波換能器輸出電平的幅值很小，僅有數(shù)十毫伏，為了保證檢波電路能起到作用，要求超聲波換能器的輸出信號有足夠的幅值。故在檢波電路之前需要增加放大電路；同時，放大電路中包含濾波電路，已能起到濾掉雜波的功能。

多個第二放大電路60中的各個第二放大電路61～6n將對各個超聲波探頭RX1～RXn產生的交變電信號進行放大，放大后的交變電信號能夠在各檢波電路11～1n進行去半波處理時，更加容易的被識別出。優(yōu)選各個第二放大電路61～6n包括至少兩級放大電路，該至少兩級放大電路能夠將各超聲波探頭RX1～RXn產生的交變電信號放大至1V或1V左右，以適應檢波電路11～1n中檢波二極管的精度。

本實用新型實施例通過增加放大電路，進一步提高對信號處理的精準度，從而在全方位接收超聲波信號的前提下，獲得更加準確的最小距離值。

實施例三

圖3是本實用新型實施例三提供的一種超聲波全向接收設備的結構示意圖，該設備能夠采用超聲波進行測距，該設備能夠全方位的接收和處理超聲波信號，如圖3所示，超聲波全向接收設備300包括：本實用新型實施例提供的超聲波全向接收電路100。

示例性的，超聲波全向接收設備300通過超聲波對其周圍的障礙物與當前位置之間的距離進行判斷，并通過超聲波全向接收電路100獲得與障礙物之間的最小距離。

可選的，該超聲波全向接收設備300還包括控制器310，該控制器310用于向各所述超聲波探頭發(fā)出設定頻率的電信號，以驅動各個所述超聲波探頭發(fā)射超聲波。

示例性的，超聲波全向接收設備300中的控制器310實時地控制超聲波探頭發(fā)射超聲波信號，以能夠實時地探測障礙物的距離，從而實時獲得與障礙物之間最小距離。

本實用新型實施例通過在超聲波全向接收設備中配置超聲波全向接收電路，從而在超聲波全向接收的前提下，能夠準確地獲得與障礙物之間的最小距離。

注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較為詳細的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離本實用新型構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附的權利要求范圍決定。