超声波传感器测量距离.pdf

一、超声波测距原理超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波在发射时刻的同时开始计时超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为V而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t就可以计算出发射点距障碍物的距离S即：S=v•△t/2①这就是所谓的时间差测距法。由于超声波也是一种声波其声速C与温度有关表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时如果温度变化不大则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/秒但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响其中受温度的影响较大如温度每升高1C声速增加约0.6米/秒。如果测距精度要求很高则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T时超声波传播速度V的计算公式为：V=331.45+0.607T②、系统硬件电路设计图2超声波测距仪系统框图基于单片机的超声波测距仪框图如图2所示。该系统由单片机定时器产生40KHZ勺频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机是整个系统的核心部件它协调和控制各部分电路的工作。工作过程：开机单片机复位然后控制程序使单片机输出载波为40kHz的10个脉冲信号加到超声波传感器上使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后单片机片内计数器开始计数在检测到第一个回波脉冲的瞬间计数器停止计数这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离由显示装置显示出来。下面分别介绍各部分电路：1、超声波发射电路超声波发射电路如图3所示89C51通过外部引脚P1.0输出脉冲宽度为250卩s40kHz的10个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而发射出超声波。由于超声波的传播距离与它的振幅成正比为了使测距范围足够远可对振荡信号进行功率放大后再加在超声波传感器上。图3中T为超声波传感器是超声波测距系统中的重要器件。利用逆压电效应将加在其上的电信号转换为超声机械波向外辐射；利用压电效应可以将作用在它上面的机械振动转换为相应的电信号从而起到能量转换的作用。市售的超声波传感器有专用型和兼用型专用型就是发送器用作发送超声波接收器用作接收超声波。兼用型就是收发一体只一个传感器头具有发送和接收声波的双重作用称为可逆元件。U1E40694069图3超声波发射电路超声传感器结构超声波发生器T是一个超声频电子振荡器当把振荡器产生的超声频电压加到超声换能器的压电陶瓷上时压电陶瓷组件就在电场作用下产生纵向振动。