超声波测车速练习(供参考)
超声波测车速
1如图（a），停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1 n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号．设
测速仪匀速扫描，P1与P2之间的时间间隔为0.9秒，超
声波在空气中传播的速度为340米/秒，假设被测汽车沿
直线匀速行驶．
（1）图b中每小格表示的时间是s．
（2）测速仪第一次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是多少？
（3）测速仪第二次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是多少？
（4）汽车的速度是多少m/s？
2．高速公路上常用超声波测速仪来测量汽车速度。某次检测时，第一次发出信号到接收到超声波返回信号，用时0.4s，如图所示。第二次发出到接收到返回信号用时0.3s，两次发出信号时间间隔是1s。（假设超声波的速度为340m/s，且保持不变）求：（1）题目中被测汽车第一次接收到超声波时，汽车到超声波测速仪的距离S1是多少？（2）被测汽车两次接收到超声波的距离差S3是多少？（3）被测汽车的速度是多大？
3.如图（a）所示，停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1 n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号．设测速仪匀速扫描，P1与P2之间的时间间隔为0.9秒，超声波在空气中传播的速度为340米/秒，则被测车的车速为（）
A．20米/秒B．25米/秒C．30米/秒D．40米/秒
4．（2013?绍兴）交通部门常用测速仪检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接受到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。则该被测汽车速度是（假设超声波的速度为340米/秒，且保持不变）（）D
A．28.33米/秒B．13.60米/秒C．14.78米/秒D．14.17米/秒
5．测量员是这样利用回声测距离的：他站在峭壁之前某一位置鸣枪，经过1.00s听到回声，已知声速为340m/s，则测量员能测出他与峭壁间的距离为170m．与此类似，如图所示是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪指向车辆发出超声波脉冲信号，并接收经车辆反射的超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度．在某次测速过程中，超声波测速仪对某一汽车共发射两次信号，接收两次信号，
数据如下：
时刻/s 0 0.5 1 1.6
事件第一次发出信号第一次接收信号第二次发出信号第二次接收信号
已知在空气中传播是340m/s，若汽车是沿直线匀速行驶
(1)求汽车在反射两个超声波信号之间的时间内前进的距离
(2)求汽车的速度(保留1位小数)16.2m /s
6．小明乘汽车去60千米外杭州一路上，车上计指针从未超过图（a）所示位置问：
（1）到达杭州至少需多少时间？
（2）如果汽车按计上示数匀速直线行驶时，汽车功率是72千瓦，则汽车受到阻力多大？
（3）为监控是否超过规定最高车速，交通部常用来检如图（b）所示，如果某次检车速时，第一次从至到用了0.4秒，第二次从至到用了0.3秒，时间间隔是1秒，则汽车是米/秒（假设为340米/秒，且保持不变）
7．这是在高速公路上用量车速示意图，B脉冲，和到，物体设小车向右运动先后经过P、Q两点，小车经P点时，B第一个脉冲小车反射，B，B从发射到历时t1=0.30s，小车经Q点时，B发射第二个脉冲历时t2=0.40s，相邻发射脉冲时间间隔△t=1.0s，在空气中传播v=340m/s，若汽车是匀速行驶，求小车先后反射脉冲时间内位移△x和汽车
8．如图是在高速公路上用量车速示意图，脉冲，和到间，物体现对距其
x=380m匀速行驶中汽车，从到反射回来时间间隔△t=2.0s，在空气中传播
是v声=340m/s，则汽车v= m/s，当到反射回来时，汽车前进了
m，汽车距测试仪m；若这段高速公路限定时速为120km/h，该汽车是否超速？
9．图A是在高速公路上用量车速示意图，脉冲，和到间，物体图B中p1、p2是，n1、n2是p1、p2由汽车反射回来设匀速扫描，p1、p2之间时间间隔△t=1.0s，在空气中传播是v=340m/s，若汽车是匀速行驶，则图B可
超声波测厚仪操作规程详细版
文件编号：GD/FS-4677 （操作规程范本系列） 超声波测厚仪操作规程详 细版 The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
超声波测厚仪操作规程详细版 提示语：本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 1、仪器使用前，装入电池，检查电源电压是否符合要求。 2、输入正确的声速值，并对仪器进行校准。 3、使用时，应手握仪器使探头与工件之间良好耦合。不得将仪器置于地面或其它硬部件上，严禁在打开后盖状态下使用。 4、在使用过程中应随时观察电源显示情况，不得在低压下使用，电池能量不足及时更换。 5、测材料中超声波声速时，先输入材料厚度，然后按下声速键，即可显示声速值。 6、测试完毕，再次对仪器进行校准，以确定检
测过程中仪器是否处于正常状态。 7、仪器使用完毕后，关闭电源，小心拆卸附件，清理干净并装入仪器箱内。 8、仪器长期不用，应将电池取出，以免漏液腐蚀元件。 可在这里输入个人/品牌名/地点 Personal / Brand Name / Location Can Be Entered Here
超声波测距
超声波测距 超声波测距原理： 超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，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本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法：①取输出脉冲的平均值电压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测距离为S=1／2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。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。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码
管,断码用74LS244,位码用8550驱动. 超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离， 超声波测距器的系统框图如下图所示：
TT100A超声波测厚仪使用说明书V10
TT100A超声波测厚仪 使用说明书 北京时代润宝科技发展有限责任公司
1 概述 (3) 1.1 技术参数 (3) 1.2 主要功能 (4) 1.3 工作原理 (4) 1.4 仪器配置 (5) 1.5 工作条件 (6) 2 结构与外观 (7) 2.3 主显示界面 (8) 2.4 键盘定义 (8) 3 测量前的准备 (9) 3.1 仪器准备 (9) 3.2 探头选择 (9) 3.3 被测工件的表面处理 (9) 4 仪器使用 (9) 4.1 仪器开、关机 (9) 4.2 探头零点校准 (10) 4.3 声速设置 (10) 4.4 声速测量 (10) 4.5 两点校准 (11) 4.6厚度测量 (12) 4.7 设置测厚模式 (12) 4.8 设置显示分辨率（测量精度） (12) 4.9 改变单位制式 (12) 4.10 存储功能 (13) 4.11 厚度值打印 (14) 4.12警示声音设置 (14)
4.13 背光功能 (15) 4.14 电池电量指示 (15) 4.15 自动关机 (15) 4.16 恢复出厂设置 (15) 4.17 与PC机通讯 (15) 5 测量应用技术 (16) 5.1 测量方法 (16) 5.2管壁测量法 (16) 6维护及注意事项 (16) 6.1 电源检查 (16) 6.2 一般注意事项 (16) 6.3 测量中注意事项 (17) 6.4 标准试块的清洁 (17) 6.5 机壳的清洁 (17) 6.6 仪器维修 (17) 7 贮存与运输条件 (17) 附录A材料声速 (18) 附录B 超声测厚中的常见问题与处理方法 (19) 用户须知 (25)
实验4.2 测量超声波在空气中的传播速度
测量超声波在空气中的传播速度 【实验简介】 声波是一种在弹性介质中传播的机械波，它能在气体、液体和固体中传播，但在各种介质中的传播速度是不同的。声波的振动频率在20Hz～20KHz时，可以被人听见；频率低于20Hz的声波称为次声波；频率高于20KHz的声波称为超声波。对于声波特性（如频率、波长、波速、相位等）的测量是声学技术的重要内容。声速的测量在声波定位、探伤、测距中有广泛的应有。本实验分别采用驻波法和相位法测量超声波在空气中的传播速度。 【实验目的】 1. 学会使用驻波法和相位法测定超声波在空气中的传播速度。 2. 深刻理解驻波的特性，以及相位的物理含义。 3. 了解产生和接收超声波的原理。 【预习思考题】 1. 什么是驻波以及驻波的特点是什么？ 2. 什么是共振？如何判断测量系统是否处于共振状态？ 3. 如何确定最佳工作频率？ 4.相位法中比较的相位是哪两个相位？ 【实验仪器】 示波器，声速测试仪，信号发生器。 【实验原理】 1. 声速的测量 声波在空气中是以纵波传播的，其传播速度v和声源的振动频率f以及波长λ有如下关系： 测出声波波长和声源的振动频率就可以由式（4.2.1）求出声波的传播速度。声波波长的测量通常用驻波法和相位法来测量。 1.1 驻波法测声速 驻波法就是利用入射波和反射波在一定条件下干涉形成驻波进行测量的。 由波动理论可知：声源产生的声波信号经媒质垂直入射到某一刚性反射面上，就会被反射回来，形成反射波，在声源和反射界面之间，入射波和反射波发生干涉形成驻波。改变声
源和刚性反射面之间的距离l ，驻波场中各质点振动的振幅也在发生变化，当声源到刚性反射面之间的距离满足 2λ n l = （4.2.2） 时，各质点振动的振幅最大，这时在声源和刚性反射面之间各质点处于驻波共振状态。保持声源位置不变，沿波的传播方向上，改变刚性反射面的位置x ，在满足式（4.2.2）的位置上可以观察到驻波共振状态。由式（4.2.2）可知：相邻两次出现驻波共振状态对应的刚性反射面移动的距离x ?为2 λ，即 2λ =?x ( 4.2.3) 只要测出相邻两次出现驻波共振状态对应刚性反射面之间的距离x ?，就可以求出声波的波长，从而由式( 4.2.1 )计算出声速。这种测量声速的方法又称为驻波共振法。 实验中，通过用示波器观测反射端处的振动状态来判断质点是否处于驻波共振状态。 1.2 相位法测声速 相位法又称为行波法，是通过比较同一列波上两质点的相位差来进行测量的。 由声源发出的声波在沿其传播方向上，相位差为π的两质点之间的距离为半个波长2λ，因此，只要测出相位差为π的两质点之间的距离d ?，就可由 2λ =?d ( 4.2.4) 计算出波长，从而由波长及声源振动频率计算出声速。 实验中保持声源的位置不变，改变反射面的位置，用示波器测声源和反射面处两质点的相位差，记下相位差每变化π时反射面的位置d ，求出相位差变化π时反射面位置的变化d ?。 示波器测两信号的相位差有两种方法：双踪示波法和李萨如图形法，本实验用李萨如图形测两点的相位差。将声源和反射面处的信号分别输入至示波器的两个偏转板上，在示波器上观察到的李萨如图形是一椭圆，当改变反射面的位置时，两信号的相位差发生变化，李萨如图形由椭圆→直线→椭圆→直线发生周期性变化，如图4.2.1所示，其中相邻两次出现直线时反射面位置的变化就是相位差为π时两质点的距离d ?。
测量物体速度的几种方法
1 测量物体速度的几种方法 测量物体速度的方法很多，不仅可以利用电磁打点计时器和电流表，还可以利用多种脉冲信号（如：超声波脉冲、电磁脉冲、光电脉冲或激光扫描信号），还可以利用共振、干涉原理、多普勒效应等九种方法进行测量，现介绍如下. 一、 利用电磁打点计时器或电流表测量物体速度 利用电磁打点计时器测量物体速度是中学物理中最常见的，本文不再介绍；但利用电流表测量物体速度很多同学还比较陌生，现举例说明. 例1 如图1所示，变阻器滑动触头P 与某一运动的物体相连，当P 匀速滑动时，电流表就有一定的示数，从电流表的读数可得运动物体的速度.已知电源电动势E=6V ，内阻r=10Ω,AB 为粗细均匀的电阻丝，阻值R=50Ω，长度L=50cm,电容器的电容C=100F μ.某次测量电流表的读数为I=0.10mA ，方向由M 流向N ，求运动物体的速度v . [解析]由分压原理得AB 两端电压AB U = R E R r +，① AB 单位长度上的电压为AB U U L ?=，② 设t ?（极短）时间内，电容器两极板间电压的变化量和 极板上电荷的变化量分别为Uc ?和Q ?，则 Uc U v t ?=????，③ 图1 Q ?=Uc ?·C ，④ 电容器上充（放）电的电流为Q I t ?= ?.⑤ 解①-⑤得()R r L v I REC +=.⑥ 将已知数据代入⑥得v =0.1m/s.根据题目“电流表中的电流方向由M 流向N ”可知，该过程为电容器充电过程，则物体由B 向A 运动. 从⑥可以看出()R r L v I REC +=∝I ，可见电流表的读数与物体的速度成正比.当电流表用做测速时，它的刻度是均匀的. 二、 利用多种脉冲信号（如：超声波脉冲、电磁脉冲或光电脉冲信号）测量物体速度 1、利用超声波脉冲信号测量物体速度（例如：超声波测速仪、水声测位仪（声纳）） 例2(2001·上海) 如图2所示，图A 是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度.图B 中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，P 1、P 2之间的时间间隔Δt 0=1.0s,超声波在空气中传播速度是v 0=340m/s,若汽车是匀速行驶的，则根据图B 可知，汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是__m,汽车的速度是__m/s.
超声波测厚仪的使用技术
超声波测厚仪的使用技术 超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。 超声波测厚仪是根据波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。(仪器仪表世界网提供)超声波测厚仪是采用最新的高性能、低功耗微处理器技术，基于超声波测量原理，可以测量金属及其它多种材料的厚度，并可以对材料的声速进行测量。可以对生产设备中各种管道和压力容器进行厚度测量，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。 按超声波脉冲反射原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作精确测量，也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。 使用超声波测厚仪进行测量的技术 一、清洁表面 测量前应清除被测物体表面所有的灰尘、污垢及锈蚀物，铲除油漆等复盖物。 二、提高粗糙度要求 过份粗糙的表面会引起测量误差，甚至仪器无读数。测量前应尽量使被测材料表面光滑，可使用磨、抛、锉等方法使其光滑，还可使用高粘度耦合剂，选用粗晶探头SZ2.5P。 三、粗机加工表面 粗机加工表面(如车床或刨床)所造成的有规则的细槽也会引起测量误差，弥补方法同2，另外调整探头串音隔层板(穿过探头底面中心的薄层)与被测材料细槽之间的夹角， 使隔层板与细槽相互垂直或平行，取读数中的最小值作为测量厚度，可取得较好效果。 四、测量圆柱型表面
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精心整理 超声波测车速 1如图（ a ），停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声 波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中， P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1?n 2分别是测速仪检 测到的 P1、P2经反射后的信号．设测速仪匀速扫 描， P1与 P2之间的时间间隔为0.9 秒，超声波在 空气中传播的速度为340 米/秒，假设被测汽车沿 直线匀速行驶． （1）图 b 中每小格表示的时间是s． （2）测速仪第一次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是多少？ （3）测速仪第二次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是多少？ （4）汽车的速度是多少m/s ？ 2．高速公路上常用超声波测速仪来测量汽车速度。某次检测时，第一次发出信号到接收到超声波返回信号，用 时 0.4s ，如图所示。第二次发出到接收到返回信号用时0.3s ，两次发出信号时间间隔是1s 。（假设超声波的速度为 340m/s ，且保持不变）求：（ 1 ）题目中被测汽车第一次接收到超声波时，汽车到超声波测速仪的距离S1 是多少？（ 2）被测汽车两次接收到超声波的距离差S3 是多少？（ 3）被测汽车的速度是多大？ 3.如图（ a）所示，停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接 收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中， P1、P2 是测速仪先后发出的超声波信号， n1 ?n2分别是测速仪检测到的 P1、P2经反射后的信号．设测速 仪匀速扫描， P1与 P2之间的时间间隔为 0.9 秒，超声波在空气中传播的速度为340 米/秒，则被测车的车速为（） A．20 米/秒 B． 25 米 /秒 C．30 米/秒 D．40 米/秒 4．（ 2013? 绍兴）交通部门常用测速仪检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接受到被测车反射回的超 声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如图 乙所示， x 表示超声波与测速仪之间的距离。则该被测汽车速度是（假设超声波的速度为340 米 /秒，且保持不变）（ ??） D A．28.33 米/秒 B．13.60 米/秒 C． 14.78 米/秒 D． 14.17 米 /秒 5．测量员是这样利用回声测距离的：他站在峭壁之前某一位置鸣枪，经过 1.00s 听到回声，已知声速 为 340m/s ，则测量员能测出他与峭壁间的距离为 170m ．与此类似，如图所示是在高速公路
超声波测车速练习(供参考)
超声波测车速 1如图（a），停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1 n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号．设 测速仪匀速扫描，P1与P2之间的时间间隔为0.9秒，超 声波在空气中传播的速度为340米/秒，假设被测汽车沿 直线匀速行驶． （1）图b中每小格表示的时间是s． （2）测速仪第一次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是多少？ （3）测速仪第二次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是多少？ （4）汽车的速度是多少m/s？ 2．高速公路上常用超声波测速仪来测量汽车速度。某次检测时，第一次发出信号到接收到超声波返回信号，用时0.4s，如图所示。第二次发出到接收到返回信号用时0.3s，两次发出信号时间间隔是1s。（假设超声波的速度为340m/s，且保持不变）求：（1）题目中被测汽车第一次接收到超声波时，汽车到超声波测速仪的距离S1是多少？（2）被测汽车两次接收到超声波的距离差S3是多少？（3）被测汽车的速度是多大？ 3.如图（a）所示，停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1 n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号．设测速仪匀速扫描，P1与P2之间的时间间隔为0.9秒，超声波在空气中传播的速度为340米/秒，则被测车的车速为（） A．20米/秒B．25米/秒C．30米/秒D．40米/秒 4．（2013?绍兴）交通部门常用测速仪检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接受到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。则该被测汽车速度是（假设超声波的速度为340米/秒，且保持不变）（）D A．28.33米/秒B．13.60米/秒C．14.78米/秒D．14.17米/秒 5．测量员是这样利用回声测距离的：他站在峭壁之前某一位置鸣枪，经过1.00s听到回声，已知声速为340m/s，则测量员能测出他与峭壁间的距离为170m．与此类似，如图所示是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪指向车辆发出超声波脉冲信号，并接收经车辆反射的超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度．在某次测速过程中，超声波测速仪对某一汽车共发射两次信号，接收两次信号，
超声波测厚仪使用说明和注意事项
超声波测厚仪（TT110）使用说明和注意事项 一、产品描述： TT110超声波测厚仪可用在工业生产领域中对钢板厚度的测量，可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，还可以对各种零件作精确测量。 液晶屏显示： 键盘功能是说明：
二、性能指标 三、基本原理： 超声波测量厚度的原理与光波测量原理相似。探头发射的超声波脉冲到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。 四、主要功能： 1.自动校对零点，可对系统误差进行修正； 2.非线性自动补偿：在全范围内利用计算机软件对探头非线性误差进行修正，以提供测量 准确度； 3.耦合状态提示：提供耦合标志，通过观察其稳定状态可知耦合是否正常； 4.低电压提示； 5.自动关机：定时自动关机会帮你断电； 6.全键膜密闭式操作——防油污，提高使用寿命。 五、测量步骤 1.测量准备： 将探头插头插入主机插座中，按ON键开机，全屏幕显示数秒后显示声速（5900m/s），此时可以开始测量。
2.校准： 在每次更换探头、电池及环境温度变化较大时应进行校准。此步骤对保证测量准确度十分关键。如有必要可重复多次，按ZERO键进入校准状态，屏幕显示： 用耦合剂将探头与随机试块耦合，屏幕显示的横线将逐条消失，直到屏幕显示 4.0mm即校准完毕。 说明：按ZERO键进入校准状态后，若要放弃校准，再按ZERO将可回到测量状态，屏幕显示声速5900mm/s。 3.测量厚度： 将耦合剂涂于被测处，将探头与被测材料耦合即可测量，屏幕将显示被测材料的厚度，如图：
超声波测距
总体方案 本设计主要是进行距离的测量和报警，设计中涉及到的内容较多，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来。而本设计的核心是超声波测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器，之后选择合适单片机芯片，以下就是从相关方面来论述的。 超声波测距仪 超声波是一种超出人类听觉极限的声波即其振动频率高于20 kHz的机械波。超声波传感器在工作的时候就是将电压和超声波之间的互相转换，当超声波传感器发射超声波时，发射超声波的探头将电压转化的超声波发射出去，当接收超声波时，超声波接收探头将超声波转化的电压回送到单片机控制芯片。超声波具有振动频率高、波长短、绕射现象小而且方向性好还能够为反射线定向传播等优点，而且超声波传感器的能量消耗缓慢有利于测距。在中、长距离测量时，超声波传感器的精度和方向性都要大大优于红外线传感器，但价格也稍贵。从安全性，成本、方向性等方面综合考虑，超声波传感器更适合设计要求。 综合上述三种测距仪的对比，本实验选着超声波测距仪。 系统方案 本系统选择52单片机作为控制系统核心，所测得的距离数值由4位共阴极数码管显示，与障碍物之间的不同距离利用蜂鸣器频率的不同报警声提示，超声波发射信号由52单片机的P1.0口送出到超声波发射电路，将超声波发送出去，报警系统由蜂鸣器电路构成。本设计中将收发超声波的探头分离这样不会使收发信号混叠，从而能避免干扰，可以很好的提高系统的可靠性。系统框图如下：
硬件设计 超声波测距模块 模块功能 该模块利用超声波测距仪，测试小车与障碍物之间的距离，当距离小于某一给定值时，利用程序，将信号传递给单片机的某个引脚。其他控制模块检测该引脚的电平高低，根据电平的高低，控制小车的行驶状态。 基本实现原理 超声波接收器 放大器 检波电路 显示模块 51单片机 放大电路 报警模块 超声波接收器
超声波测厚仪使用常识
超声波测厚仪使用常识 超声波测厚仪示值的因素： （1）工件表面粗糙度过大，造成探头与接触面耦合效果差，反射回波低，甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀，耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗糙度，同时也可以将氧化物及油漆层去掉，露出金属光泽，使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。（2）工件曲率半径太小，尤其是小径管测厚时，因常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低（耦合不好）。可选用小管径专用探头（<6mm ),能较精确的测量管道等曲面材料。 （3）检测面与底面不平行，声波遇到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。 （4）铸件、奥氏体钢因组织不均匀或晶粒粗大，超声波在其中穿过时产生严重的散射衰减，被散射的超声波沿着复杂的路径传播，有可能使回波湮没，造成不显示。可选用频率较低的粗晶专用探头（2.5MHz)。（5）探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗糙度增加，导致灵敏度下降，从而造成显示不正确。可选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度。如仍不稳定，则考虑更换探头。 （6）被测物背面有大量腐蚀坑。由于被测物另一面有锈斑、腐蚀凹坑，造成声波衰减，导致读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数。 （7）被测物体（如管道）内有沉积物，当沉积物与工件声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。 （8）当材料内部存在缺陷（如夹杂、夹层等）时，显示值约为公称厚度的70%，此时可用超声波探伤仪或者带波形显示的测厚仪（比如美国dakota公司的MVX、PVX或者CMX等）进一步进行缺陷检测。 （9）温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低，有试验数据表明，热态材料每增加100°C，声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。应选用高温专用探头和高温耦合剂（300－600°C)，切勿使用普通探头。 （10）层叠材料、复合（非均质）材料。要测量未经耦合的层叠材料是不可能的，因超声波无法穿透未经耦合的空间，而且不能在复合（非均质）材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备（像尿素高压设备），测厚时要特别注意，测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。 （11）耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法测量。因根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。其次，耦合剂应适量使用，涂抹均匀，一般应将耦合剂涂在被测材料的表面，但当测量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。 （12）声速选择错误。测量工件前，根据材料种类预置其声速或根据标准块反测出声速。当用一种材料校正仪器后（常用试块为钢）又去测量另一种材料时，将产生错误的结果。要求在测量前一定要正确识别材料，选择合适声速。 （13）应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在，固体材料的应力状况对声速有一定的影响，当应力方向与传播方向一致时，若应力为压应力，则应力作用使工件弹性增加，声速加快；反之，若应力为拉应力则声速减慢。当应力与波的传播方向不一至时，波动过程中质点振动轨迹受应力干扰，波的传播方向产生偏离。根据资料表明，一般应力增加，声速缓慢增加。 （14）金属表面氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层，虽与基体材料结合紧密，无名显界面，但声速在两种物质中的传播速度是不同的，从而造成误差，且随覆盖物厚度不同，误差大小也不同。
超声波测水流的速度
实验课程名称近代电子学实验 实验项目名称超声波测水流的速度 学院理学院 专业班级电子科学与技术10-1 学生姓名杨晓玲 学号 1007010043 指导老师李良荣 实验时间 2012 年9月10日
一、设计目的和要求 1、设计测量超声波正、反向传输时间及传输时差的电子电路，也可设计成直接测量超声波传输时差的电子电路； 2、设计数码显示电路，实时显示传输时差，也可实时显示可以计算出时间差的数据； 3、给出相关器件的选型、参数整定依据以及它的工作环境要求； 4、分析并提出提高测量精度和分辨率的方法和措施； 6、完成实验仿真、模拟调试、实现主要功能要求； 7、加选项：完成流速的计算。 二、实验方案设计： 1、原理方框图如图1所示： 2.设计思想： 该设计的内容是超声波传输时差的测量。本设计通过超声波换能器的收发信号来控制计数器测出超声波在顺逆流中所记脉冲的个数差，进而计算出时间差。技术要点和成果是通过换能器和计数器来控制计数器实现了不间断测时差。 根据设计要求，系统中必须有计数的模块，实现脉冲个数的计数，我通过
基本计数器的级联实现了大模制的计数功能，刚开始我选择了加减计数器，在超声波逆流过程中进行加计数，在顺流过程中进行减计数，最后显示的数值就是顺逆流的计数差值，虽然也间接实现了差时的测量，但是逆流加计数和顺流减计数是不同步的，所测的数值的准确性不够高，所以我又用两块计数模块来分别同时计顺逆流时间段的脉冲数，在让它们相减得到脉冲差值。但又感觉有点复杂，所以也在一定程度上放弃了。最后确立了另一种较为合适的方案，那就是让两个换能器同时发出超声波并给计数器一个脉冲信号，让计数器清零复位，当接收到顺流信号时换能器发出脉冲信号让计数器加计数，当换能器接收到逆流信号时发出一脉冲信号使计数器处于保持状态，这样计数器显示的数值就是顺逆流两过程的时间差中所计的个数，进而直接计算得到顺逆流过程的时间差。既简化了电路又弥补了测量不同步的缺点，使测量的可靠性得到提高。 本设计中的另一个问题是控制电路的问题，就是怎样把换能器和计数器联系起来，让换能器来直接或间接的控制计数器工作以完成测量过程，尤其是连续的控制。说到连续我想到了移位寄存器和计数器，但想到对计数器较熟悉又容易连成N进制循环计数器，所以我选择了通过换能器发出的脉冲来控制一个中间N进制计数器进而通过该计数器的输出端来控制计数模块。 在本实验中计数脉冲的频率越高，所测的数值越精确，但考虑到器件的上限频率，我用555来模拟了一个10兆赫兹的频率。而在电源的选择方面我为了简化电路选择了五伏电压等级器件，用一个直流稳压电源供电。 3. 系统工作原理 时差法超声波流量计其工作原理任务书所示。他是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在截止中的顺流和逆流传播时间差来间接的测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接的测量方法。分析计算知流体的流速为V=△T×C×C÷2X,其中△T为超声波顺逆流时差，C为超声波在非流动介质中的声速，X为两个换能器在管线方向上的间距。管道的流量为S=V×S，其中S为管道的横截面积。
超声波测距
编码： 山东省第二届大学生物理科技创新大赛 作品申报书 作品名称：超声波测距 学校全称： 申报者姓名： 指导教师： 类别： □实验方法研究（A类） □自制实验教学仪器（B类） ■物理量智能化测量技术（C类） □实验模拟与仿真（D类） 山东省第二届大学生物理科技创新大赛组委会制 2010年3月
说明 1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求如实填写。 2．编码由大赛组委会统一填写。 3．作品的研究报告必须用中文撰写，并附于申报书后，一般不应少于2000字。 4．作品申报书必须按规定时间由各校统一将电子稿件发到大赛组委会E-MAIL邮箱，或者直接送到大赛组委会。 5．竞赛组委会地址：青岛市经济技术开发区前湾港路579号 山东科技大学物理实验中心 邮编： E-MAIL: 联系人： 联系电话： 手机：
申报者情况 申报者情况 姓名性别 出生 年月 学校全称专业 现学历年级学制通讯地址联系电话 合 作 者 情 况 姓名性别年龄学历所在单位 指导教师情况和意见指导教 师情况 姓名性别年龄职称 单位联系电话 对作品 的真实 性以及 作品的 意义、 水平等 评价 该作品为我校等三名同学在老师的耐心指导下，利用课余时间研制而成。采用单片机为主控，显示部分用了1602液晶显示模块，电源 采用6v碳性电池。通过超声波模块反馈回来的时间差，算出待测距离。 另外，用到了一块DS18B20温度采集芯片，实现测量实时温度的目的。 所有的信息，集中显示在12232液晶屏上，功能之间的切换用按键来 实现。作品设计灵感来源于实际生活的需要，实用性较强，在生活中 有着广泛的应用。 申报者所在 学院审核意 见 年月日
超声波测速
12 =12×s=0.4s= =9×s=0.3s=vt -t+t v==17.9m/s. 超声波测速 超声波测速 适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量，超声多普勒法只是其中一种，还有频差法和时差法等等。 时差法测量沿流体流动的正反两个不同方向发射的超声播到达接收端的时差。需要突出解决的难题是这种情况下，由于声速参加运算（作为分母，公式不好写，我积分不够没法贴图），而声速收温度的影响变化较大，所以不适合用在工业环境下等温度变化范围大的地方。 频差法是时差法的改进，可以把分母上的声速转换到分子上，然后在求差过程中约掉，这就可以避开声速随温度变化的影响，但测频由于存在正负1误差，对于精度高的地方，需要高速计数器。 还有就是回鸣法了，可以有效改进由于计数器正负1误差带来的测量误差。 以上这些东东都是关于流体的流速的超声测量方法。对于移动物体的速度测量多采用超声多谱勒法。 根据声学多普勒效应，当向移动物体发射频率为F的连续超声波时，被移动物体反射的超声波频率为f，f 与F服从多普勒关系。如果超声发射方向和移动物体的夹角已知，就可以通过多普勒关系的v,f,F,c表达式得出物体移动速度v。 设超声波速度为V两次发出超声波的时间间隔为T第一次用时为T1第二次为T2则车速为V1=V×（T2-T1）/T（以上数据均可测出） 超声波测速仪测量车速，图B中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1，n2... 如图所示，图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差测出被测物体的速度。图B中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，N1、N2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，
超声波测厚仪使用说明书
TT110超声波测厚仪 使用说明书 时代集团公司 北京时代之峰科技有限公司 1
目次 1.概述xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx3 2.性能指标xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx4 3.主要功能xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx5 4.测量步骤xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx5 5.低电压指示xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx6 6.自动关机xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx7 7.测量技术xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx7 8.测量误差的预防方法xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx8 9.注意事项xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9 10.维修xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9 2
3 1 概述 1.1 适用范围 TT110超声波测厚仪可用在工业生产领域中对钢材厚度的测量，可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，还可以对各种零件作精确测量。 1.2 基本原理 超声波测量厚度的原理与光波测量原理相似。探头发射的超声波脉冲到达被测物体并在物体中传播，到达材料分界面时被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。 1.3 基本配置及仪器各部分名称 1.3.1 基本配置: 主 机 1台 5P Φ10探 头 1支 5P Φ10/90° 探头 1支 耦合剂 1瓶 1. 3.2选购件：7P Φ6 探头 1支 SZ 2.5P 探头 1支 1. 3.3仪器各部分名称(见下图) 液晶屏显示: 机身 液晶屏 键盘 校准试块 探头 接收插座发射插座
超声波测距实验报告
电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)
摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪，实现以下功能： (1)测量距离要求不低于2米； (2)测量精度±1cm； （3）超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，与环境条件也有关： 在气体中，超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中，t为环境温度，单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，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，这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播的距离较远，因而超声波
超声波测厚仪的使用方法
二．．苎垫Ｑ旦苎Ｑ！竖！！Ｑ望ｌ雪ｌ瞄团 超声波测厚仪的使用方法文／托马斯?克劳斯 ≮乃。 时口，、－Ｉ●＿ｒ声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声 波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。 凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种 材料均可采用此原理测量。按此原理设计的测厚 仪可对各种板材和各种加工零件做精确测量，也 可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测． 监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可 广泛用于石油。化工，冶金．造船，航空，航天等 各个领域。目前．在压力机车间里．超声波测厚仪 还可以测量厚度应变。 使用超声波测厚仪进行精确的厚度应变测量， 需要在测量过程中掌握更高等级的细节。在超声 波测厚仪中，换能器可测量发送并穿过金属板材 的超声波与接收到被板材后表面反弹回来的回波 之间的时间｛图１）。而对于缺陷的探测．则是通 过收到从金属板材内部突变点反弹回来的回波来 发现的。在利用超声波测厚仪测量过程中，需要 注意以下几方面事项。反射波．那么，对于很薄的金属板材．可能由于超声波来回行走的时间太短而使超声波测厚仪里的电子装置来不及从发射状态切换到接收状态。为了能够实现切换，人们可以在换能器和金属板材之间插入一条延迟线（经常用塑料制成）．以便给发送波和反射波提供一些额外的延迟时间。换能器、延迟线、超声波频率以及超声波测厚仪的其他参数决定测厚仪能否测量出所需的厚度应变。例如，一块０．５０８ｒａｍ厚的板材发生了５０％的厚度应变，其厚度就会薄至０．２５４ｍｍ。超声波测厚仪就必须有能力至少测量到这个厚度减小的最低程度。塑料延迟线要求每日保养。首先．将延迟线从换能器上移出，以便清洗换能器和延迟线界面的表面。 延迟线的应用 换能器既要发送输出的传送波又接收输入的图１超声波测厚仪探测板材原理图 ２００８．１２Ｆｏｒｇｉｎｇ＆Ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇ ６９
有关超声波测速的几个典型题
有关超声波测速的几个典型题 1．如图所示，在京昆高速公路266 km 处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪，可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度．若B 为测速仪，A 为汽车，两者相距355 m ，此时刻B 发出超声波，同时A 由于紧急情况而急刹 车，当B 接收到反射回来的超声波信号时，A 恰好停止，且 此时A 、B 相距335 m ，已知声速为340 m/s 。 （1）求汽车刹车过程中的加速度； （2）若该路段汽车正常行驶时速度要求在60km/h~110km/h ，则该汽车刹车前的行驶速 度是否合法？ 答案：（1）10m/s 2；（2）v 0 = 72 km/h ，合法。 解析：（1）根据题意，超声波和汽车运动过程的示意图， 如图所示。 设超声波往返的时间为2 t ，汽车在 2 t 时间内，刹车的位移为2221）（t a x = =20m 当超声波与A 车相遇后，A 车继续前进的时间为t ，位移为222 1at x = =5m 则超声波在2 t 内的路程为2×（335+5）m = 680 m ， 由声速为340 m/s ，得t = 1 s ，解得汽车的加速度a = 10 m/s 2 （2）由A 车刹车过程中的位移 a v x 220= 解得刹车前的速度 v 0 = 20 m/s = 72 km/h 车速在规定范围内，是合法的。
2．在高速公路上常使用“超声波测速仪”测定车速，从而判断汽车是否超速行驶。“超声波测速仪”其实就是一种传感器，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到信号的时间差的变化，测出被测物体速度。下图甲中仪器A 和B 通过电缆线连接，B 为超声波发射与接收一体化装置，仪器A 能够将装置B 发出和接收到的超声波以脉冲波形显示在屏幕上。现固定装置B ，并将它对准直线匀速行驶的小车C 的尾部，使其每隔固定时间T 0发射一短促超声波脉冲，下图乙中幅度较大的波形。反射波（图乙中幅度较小的波形）滞后的时间已在图中标出，其中T 0和△T 为已知量，另外还知道该测定条件下超声波在空气中的速度为v 0，求小车的速度大小。 \ 答案：T T Tv ?+?002 解析：超声波两次与汽车相遇时，汽车前进的距离为02v T x ?= ? 前进该距离所用时间为20T T t ?+ =? 所以T T Tv t x v ?+?=??= 002
超声波测距电路图
超声波测距电路图超声波测距电路原理和制作 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。本文所介绍的三方向（前、左、右）超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。 二、超声波测距原理 1、超声波发生器 为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。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。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 2、压电式超声波发生器原理
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，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，这时它就成为超声波接收器了。 3、超声波测距原理 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，途中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340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 图1 超声波传感器结构 这就是所谓的时间差测距法。< 三、超声波测距系统的电路设计 图2 超声波测距电路原理图 本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用8751，经济易用，且片内有4K的ROM，便于编程。电路原理图如图2所示。其中只画出前方测距电路的接线图，左侧和右侧测距电路与前方测距电路相同，故省略之。