傳感器的距離 - 固定閾值在超聲波測距車載應用中的使用

方程式 8 表明，隨著物體到傳感器的距離 x 增加，回波電壓下降。換句話說，物體越靠近，回波振幅變大，而物體遠離時，回波振幅變小。
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圖 2 表明，接收到的電壓與物體到傳感器的距離有關，假設參數(shù)取值情況如下：
30cm 距離時發(fā)射 SPL= 106 dB
l? 空氣吸收=1.3 dB/m
l? 物體吸收=0 dB
l? 接收機靈敏度=–85 dB

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圖 2 接收機電壓為物體到傳感器距離的函數(shù)

可變閾值方案
前一小節(jié)表明，從物體接收到的回波的振幅，會隨物體到傳感器的距離增加而減小。另外，由圖1我們知道，回波處理路徑的輸入信號為u(t) = s(t) + η(t)，其中s（t）為回波信號，而η(t)為輸入相關噪聲。換句話說，回波信號振幅不僅隨距離增加而減小，并且會被噪聲破壞，而回波處理系統(tǒng)只能通過處理回波信號來探測某個物體的存在。選擇閾值時，一種常用的方法是閾值方案。使用這種方法時，閾值隨時間而變化。特別是，超聲波剛被發(fā)射出來時，閾值較大，之后，隨著經(jīng)過時間的增加而減小。這種方法的基本原理是，利用信號振幅的可預測衰變，確定閾值大?。涸娇拷矬w，回波和閾值越大，從而實現(xiàn)物體探測。離物體越遠，回波和閾值就越小。
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圖3描述了可變閾值方法的概念。該圖顯示了不同距離時物體回波解調(diào)舉例。TI PGA450-Q1 評估模塊的一個測試裝置用于收集波形數(shù)據(jù)。該圖顯示了一種可能的閾值方案。
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圖 3 一個可能閾值方案的解調(diào)回波信號波形

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盡管這種可變閾值方案方法原則上有效，但它存在兩個缺點：
1、可變閾值方案要求器件內(nèi)部有存儲器，以將時間與閾值關系存儲至方案表中。如果閾值有 3 個可能的取值（如圖 3 所示），則該表就會有 6 種可能的輸入。另外，對于車載中使用的高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 來說，用戶需要輸入多種可能的傳感器安裝位置，因為傳感器可以安裝于車載保險杠或者后視鏡上任何位置。例如，如果一個傳感器有 10 個可能的安裝位置，那么器件就需要存儲多達 60 個位置數(shù)據(jù)。這就增加了器件的成本，因為要求使用更多的存儲空間。
2、在車載保險杠和反視鏡上安裝好傳感器后，系統(tǒng)制造廠商會“校準”方案表。校準過程就是確定各個閾值，以及切換閾值的時間。這種校準通常是一項耗時費錢的工作，特別是一個表中需要多個輸入數(shù)據(jù)時更是這樣。
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總之，可變閾值方案的主要缺點是，它增加了超聲波測距系統(tǒng)的總成本。