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高精度超声波测量距离系统的设计原理与实现.doc
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2009-09-21
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在工程实践中,超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远,因而经常用于距离的测量。它主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等,例如:距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便,且计算简单、易于做到实时控制,在测量精度方面也能达到工业实用的要求,因此得到了广泛的应用。
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高精度超声波测量距离系统的设计原理
与实现
作者:佚名来源:本站整理发布时间:2008-11-25 13:58:59[收藏] [评论]
在工程实践中,超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远,因而经常用于
距离的测量。它主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些
工业现场等,例如:距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便,
且计算简单、易于做到实时控制,在测量精度方面也能达到工业实用的要求,因此得到了广泛的应用。
超声波测距的基本原理
超声波发生器在某一时刻发出超声波信号,遇到被测物体后反射回来,被超声波接收器接收到。只要
计算出超声波信号从发射到接收到回波信号的时间,知道在介质中的传播速度,就可以计算出距被测物体
的距离:
d=s/2=(vt)/2 (1)
其中 d 为被测物到测距仪之间的距离,s 为超声波往返通过的路程,v 为超声波在介质中的传播速度,
t 为超声波从发射到接收所用的时间。为了提高精度,需要考虑不同温度下超声波在空气中传播速度随温
度变化的关系:
v=331.4+0.61T (2)
式中,T 为实际温度(℃),v 的单位为 m/s。
压电式超声波传感器的原理
目前,超声波传感器大致可以分为两类:一类是用电气方式产生的超声波,一类是用机械方式产生的
超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们
所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。在工程中,目前较为常用的是
压电式超声波传感器。
压电式超声波传感器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。压电式超声波发生器的内部有两个压电
晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会
发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波
时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时即为超声波接收器。
反射式超声波测距仪的硬件电路设计
本系统硬件电路由单片机最小系统、温度补偿电路、超声波发射电路、超声波接收电路、显示电路构
成,如图 1 所示。
资源评论
- libowen2121292016-02-25太次了,坑人
fenger_lfl
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