本發明涉及回波處理,具體涉及一種超聲回波處理方法、系統及超聲測距裝置。
背景技術:
1、超聲波液位計的工作原理是通過換能器發射超聲波,當超聲波遇到液體表面時反射,再被換能器接收,并經壓電晶體或磁致伸縮器件轉換為電信號。通過計算發射與接收超聲波之間的時間差,即可確定換能器到液面的距離。
2、然而,超聲波在特定環境中容易受到干擾,例如在罐體內進行液位測量時,罐內壁的突起或其他障礙物會反射虛假超聲回波,這些虛假回波的回波信號幅值也較大,有的甚至會超過待測液面回波信號的幅值,虛假回波與真實液面反射的回波摻雜在一起被換能器所接收并產生回波信號,這些障礙物的回波信號會成為回波中的干擾信號,因此需要對該部分信號進行濾波。
3、而由于虛假回波和真實回波的混雜,且虛假回波的幅值較大,造成虛假回波抑制難度大,導致超聲波液位計的測量精度降低,如何有效抑制虛假回波,從而識別有效峰,成為提高超聲波液位計測量準確性的關鍵。
技術實現思路
1、有鑒于此,本發明提供了一種超聲回波處理方法、系統及超聲測距裝置,以解決現有技術對虛假回波抑制的效果不佳的技術問題。
2、第一方面,本發明提供了一種超聲回波處理方法,包括:獲取采集到的超聲回波的原始波形;基于原始波形構建隨時間衰減的環境增幅基線,將原始波形與環境增幅基線作差,得到基線處理后的波形;對基線處理后的波形進行環境回波抑制處理,得到待處理波形;基于待處理波形確定有效波峰。
3、在一些可選實施方式中,基于原始波形構建隨時間衰減的環境增幅基線,包括:遍歷原始波形中的所有采樣點;判斷當前采樣點的前一個采樣點的縱坐標是否大于當前采樣點的縱坐標,若前一個采樣點的縱坐標大于當前采樣點的縱坐標,則將當前采樣點的縱坐標賦值給對應的基線點的縱坐標,若前一個采樣點的縱坐標小于或等于當前采樣點的縱坐標,則將前一個采樣點的縱坐標賦值給對應的基線點的縱坐標;比較當前賦值后的基線點的縱坐標與前一個基線點的縱坐標的大小,若當前賦值后的基線點的縱坐標大于前一個基線點的縱坐標,則將當前賦值后的基線點的縱坐標調整為前一個基線點的縱坐標;依次連接全部基線點以構建環境增幅基線。
4、在一些可選實施方式中,對基線處理后的波形進行環境回波抑制處理,得到待處理波形,包括:基于基線處理后的波形構建背景閾值曲線;將基線處理后的波形減去背景閾值曲線,得到待處理波形。
5、在一些可選實施方式中,基于基線處理后的波形構建背景閾值曲線,包括:對基線處理后的波形中位于預設抑制區間的部分進行線性運算,得到位于預設抑制區間的若干抑制閾值點;補充位于預設區間外的抑制閾值點,依次連接所有的抑制閾值點以構建背景閾值曲線,其中,預設區間外的抑制閾值點的縱坐標均設置為第一閾值。
6、在一些可選實施方式中,基于待處理波形確定有效波峰,包括:對待處理波形進行閾值篩選,得到待尋峰波形;根據待尋峰波形的最高點的橫坐標確定數量閾值,其中,待尋峰波形的最高點的橫坐標越大,則對應的數量閾值越小;分別統計待尋峰波形中各個波峰的波峰點兩側縱坐標大于第二閾值的采樣點的目標點數量,若波峰點兩側的目標點數量均小于數量閾值,則對應的波峰為無效波峰,若波峰點任一側的目標點數量大于或等于數量閾值,則對應的波峰為有效波峰。
7、在一些可選實施方式中,對待處理波形進行閾值篩選,得到待尋峰波形,包括:將預設比例的待處理波形的尖峰值作為篩選閾值;將待處理波形的所有采樣點的縱坐標均減去篩選閾值,并將差值小于零的采樣點的縱坐標置零,得到待尋峰波形。
8、在一些可選實施方式中,在基于原始波形構建隨時間衰減的環境增幅基線之前,還包括:將原始波形中末位的第一預設數量的采樣點的中位數或平均值作為底噪信號,將原始波形減去底噪信號,得到去底噪后的原始波形;判斷去底噪后的原始波形是否有效,若去底噪后的原始波形有效,則進入基于原始波形構建隨時間衰減的環境增幅基線的步驟,若去底噪后的原始波形無效,則輸出報錯信號。
9、在一些可選實施方式中,判斷去底噪后的原始波形是否有效,包括:獲取去底噪后的原始波形中預設檢驗區間內的波形峰值;判斷預設檢驗區間內的波形峰值是否大于第三閾值,若大于第三閾值,則去底噪后的原始波形有效,若小于或等于第三閾值,則去底噪后的原始波形無效。
10、第二方面,本發明提供了一種超聲回波處理系統,包括處理器,處理器用于執行上述第一方面或其對應的任一實施方式的超聲回波處理方法。
11、第三方面,本發明提供了一種超聲測距裝置,包括上述第二方面的超聲回波處理系統。
12、從以上技術方案可以看出,本發明具有以下優點:
13、本發明的超聲回波處理方法,通過構建環境增幅基線并對原始波形進行基線處理,降低超聲波內部器件反射聲波對回波的影響,進而對基線處理后的波形進行環境回波抑制處理并提取有效波峰,可以有效抑制虛假回波,從接收的原始波形中提取到真實回波,提高超聲檢測的測量精度。
1.一種超聲回波處理方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的超聲回波處理方法,其特征在于,基于所述原始波形構建隨時間衰減的環境增幅基線,包括:
3.根據權利要求1所述的超聲回波處理方法,其特征在于,對基線處理后的波形進行環境回波抑制處理,得到待處理波形,包括:
4.根據權利要求3所述的超聲回波處理方法,其特征在于,基于基線處理后的波形構建背景閾值曲線,包括:
5.根據權利要求1所述的超聲回波處理方法,其特征在于,基于所述待處理波形確定有效波峰,包括:
6.根據權利要求5所述的超聲回波處理方法,其特征在于,對所述待處理波形進行閾值篩選,得到待尋峰波形,包括:
7.根據權利要求1所述的超聲回波處理方法,其特征在于,在基于所述原始波形構建隨時間衰減的環境增幅基線之前,還包括:
8.根據權利要求7所述的超聲回波處理方法,其特征在于,判斷去底噪后的原始波形是否有效,包括:
9.一種超聲回波處理系統,其特征在于,包括處理器,所述處理器用于執行如權利要求1至8中任一項所述的超聲回波處理方法。
10.一種超聲測距裝置,其特征在于,包括如權利要求9所述的超聲回波處理系統。