超声传感器测试解决方案

项目概述

超声波传感器是根据超声波的一些特性制造出来的，用于完成对超声波的发射和接收， 内部的换能晶片受到电压的激励而发生振动产生超声波，超声波的频率高、波长短、方向性好、可以线性传播、对液体或者固体有不错的穿透效果，比如一些不透明的物体，超声波可以穿透几十米，而且它在遇到杂质等等物体时会发生反射现象，从而产生回波。 想要用超声波完成检测工作，必须要有一个既可以发出超声波又可以接收超声波的装 置，能实现这样功能的装置我们称为超声波传感器，也叫作超声波换能器或者超声探头

方案简介

1. 车载超声波雷达

常见的超声波雷达有两种： 第一种：UPA（Ultrasonic Parking Assistant）超声波驻车辅助传感器；探测距离一般 在 15~250cm 之间，感测距离较短，但是频率较高，为 58kHz，精度高；主要安装在汽车前后保险杠，用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达，这种雷达业内称为 UPA。 第二种：APA（Automatic Parking Assistant）自动泊车辅助传感器；探测距离一般在 30~500cm 之间，感测距离较长，但是频率较低，为40kHz，精度一般；主要安装在汽车侧面，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达，业内称为 APA。

2. 超声波雷达关键测试参数

工作频率、发射声压级、接受灵敏度、余震时间、波束角度等；

3. 测试方法

将待测传感器放入专用屏蔽箱，箱内周边采用吸音棉覆盖，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，波束范围及回波灵敏度。

超声波发射极测试示意图

超声波接收极测试示意图

3.1硬件连接

硬件采用 MegaSig PM 6181 多功能采集卡，集成了采集，内置 IEPE 麦克风供电+功放 的功能；

硬件接线示意图

3.2 具体应用实现

3.2.1 测试模式

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频率以及波束角度是否满足指标要求。如下图为采集检测 40k 超声信号。

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; 该模式下通过超声人工嘴一定声压级的超声波信号(模拟回波信号强度)，通过采集传感器接收的信号来分析传感器是否能收到该灵敏度条件下的回被信号，测试传感器回波灵敏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，频率范围可达 100KHz,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 PM6181 采集模块获取 5 个高频麦克风信号来分析采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，接收灵敏度， 探测包络等参数;测试的工装根据产品规格设计(一般长度约为 30~40cm);而传统方法的测试治具需要做较长测距，比较占空间。

3.2.2、测试流程图

配置清单

总结

美格信超声传感器测试解决方案针对车载 UPA、APA 两类超声波雷达，在吸音屏蔽箱声学环境下，依托 PM6181 多功能采集卡及配套声学测试组件，通过发射、接收、正常工作三种测试模式，完成频率、发射声压级、接收灵敏度、波束角度等关键参数测试。