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1、说 明 书一种超声波传感器指标检测技术技术领域本发明涉及超声波传感器指标检测技术。背景技术超声波传感器是一种压电陶瓷器件，它通过压电效应来实现机械能和电能的 双向转换。它的传播速度为344m/s（25度）工作频率一般在20kHz200kHz,通过 反射及多谱勒效应来确定障碍物的距离及相对速度。探测距离一般在1米2米. 它广泛地应用在倒车声纳、防盗报警、流量计、停车计时、自动门等产品系统中。超声波传感器系统的详细丄作流程为：控制器通过驱动电路驱动超声波传感 器（收发一体集成式）通过压电转换，发出一束短促的、固定频率的超声波信号, 当这束超声波脉冲遇到障碍物时就会发生反射，接收传感器将会收到反射的
2、机械 回波，再通过压电转换，回波电信号经过放大、滤波、检波等处理后，控制器根 据发射超声波与接收到反射回波之间的时间间隔，计算出传感器与障碍物之间的 距离。以下为它的一些主要参数：声压特性声压（SPL）是表示传感器发射音量大小的参数。用下列公式表示： SPL=201ogP/Pre（dB） “P” 为有效声压，“Pre” 为参考声压（2X 10-4ubar）,超 声波传感器的发射声压一般为MIOOdB.灵敬度灵敏度是表示传感器接收能力强弱的参数，用如下公式表示：201ogE/P（dB） “E”为产生的电压值（VRMS）, “P”为输入的声压（ubar）。超声波传感器的灵 敬度一般为-60dB-8
3、5dB.探测包络传感器的可探测区域是不规则的，一般在正后方最强，距离越远衰减越快；在斜 方向的反射较弱，总体可探测区域呈扇形分布。常规超声波传感器的检测流程如下：1、设置一个屏蔽箱，在屏蔽箱内指定的最远探测距离位置（1.5m2米m）放一个 标准测试杆，一般为75mm的PVC管，将待调试的传感器模块放入测试架，接 上示波器。2. 系统上电，调整传感器板的可调中周，使中周与传感器内部的等效电容产生特 定频率的谐振并达到最佳点；再调试传感器板的回波灵敬度（一般通过可调电 阻），通过示波器观察障碍物的回波宽度达到要求的值。3. 标准测试杆通过电机的带动在有效探测距离内移动，观察障碍物回波宽度的 变化，
4、同时蜂鸣器会根据不同的距离报出不同的声音警示。发明内容针对传统的超声波传感器的测试只能考量传感器的测距功能是否0K,这种测量 模式受PYC管的材质、表面光洁度的变化影响结果的判定；而且对于传感器的性 能指标如发射声压，接收灵敏度，及探测包络范圉等没有定量的检测及判定；而 且测距是基于PYC管的反射来实现的，导致产品的参数一致性有较大的误差，本 发明提出了以下的检测方法：1、在完成传感器测距功能测试后，再验证传感器的发射声压及包络范围。传感 器在该模式下可持续发出超声波；在距离测试传感器一定的水平距离外（30 40cm）设置5个空间分布的高频麦克风，分别通过5个高频麦克风采集传感器发 出的超声波
5、信号来判断分析超声波的发射声压级、以及通过麦克风标定的位置来 判断传感器波束角度（包络范围）是否满足指标要求。2、完成以上测试后，再进行传感器的接收灵敬度的指标测试。传感器在该模式 下进入持续接收状态，在一定的水平距离外（3040cm）设置一个发射传感器。 该发射传感器发出标定过一定声压级的超声波信号（模拟障碍物发射的回波信号 强度），发射传感器发出的超声波信号被待测接收传感器接收后，在传感器内进 行压电转换和信号放大，再连接至采集卡进行数据分析，分析传感器是否能收到 该灵敬度条件下的回波信号，并测试传感器接收灵敬度是否满足测试指标要求。具体实施的方式：制作一个测试传感器用的屏蔽箱，箱内周边用
6、吸音棉覆盖，以防止测试时被其 它声波所干扰；箱内有传感器测试位的夹具，箱底的水平面分布有5颗高频麦克 风和一颗发射传感器。分别用来测试待测超声波传感器的发射声压，包络范圉及 回波灵敏度。被测传感器需具备三种测试模式，可通过与主机通信实现模式转换。1）持续发射模式，传感器在该模式下可通过测试主机持续发出超声波，不进行 回波接收；该模式下通过5个高频麦克风采集传感器发出的超声波信号来判断分 析超声波的发射声压级、以及通过麦克风标定的位置来判断传感器波束角度是否 满足指标要求。2）接收模式，传感器在该模式下通过测试主机进入持续接收状态，不发出超声 波信号；该模式下通过标定的传感器一定声压级的超声波信
7、号（模拟回波信号强 度），通过采集卡采集传感器接收的信号来分析传感器是否能收到该灵敬度条件 下的回波信号，测试传感器回波灵墩度是否满足测试指标。3）正常工作模式，该模式主要用于传感器的其它常规参数的测试。高频麦克风采用XI IEPE测量麦克风，频率范用可达lOOKHz,通过5个麦克风标 定的位置来测试传感器包络范围（波束角度）。通过NI DSA采集模块获取5个高频麦克风信号来分析釆集到的超声波信号频率 和信号强度。通过以上的测试，可以较全面的测量超声波传感器的性能指标，如发射声压，接 收灵墩度，探测包络等参数；而且测试的工装可以做的较小（长度为3040cm）； 传统方法的测试治具需要做1. 52m长，比较占空间。I 发射传II感器右_麦克风厂左麦克风II上_麦克风中_麦克风Q下一麦克风45cm45cm附图说明般超声波传感器的测试方案图:本文提出的超声波传感器的测试方案图:
