在工业生产中,应用非接触距离测量的场合日益增加,超声测距系统因此得到了长足的发展,成为非接触距离测量的理想选择.大部分超声测距系统是利用脉冲反射原理工作的,其基础是建立在脉冲飞行时间的测量上的.该文在分析了目前所采用的脉冲飞行时间测量技术的基础上提出了一种利用时频分析技术(短时傅里叶变换,即STFT)提取测距脉冲包络,然后结合脉冲探测算法(互相关算法)来对脉冲飞行时间进行测量的方法.该文在设计超声测距系统的硬件电路的基础上,把重点放在了信号处理单元的设计.信号处理单元的主要功能是计算信号的短时傅里叶变换,为提高系统的可靠性和实时性,短时傅里叶变换的计算是用硬件来实现的.按照所完成的功能的不同,信号处理单元可分为三个子模块:高速数据采集模块,STFT处理器,信号处理控制器.高速数据采集模块对超声信号进行采样变换,并将得到数据的存储起来.STFT处理器在信号处理控制器的控制下对经数字化后的超声信号进行短时傅里叶变换.在硬件设计过程中,我们使用EDA技术缩短了系统的开发时间,减小了系统的结构尺寸,整个信号处理单元被集成在若干个复杂可编程逻辑芯片上.在理论分析的基础上,对文中提出的脉冲飞行时间测量方法进行了仿真.同时结合系统的一些不足之处提出了进一步改进方案和措施.