超声波测距文献综述
超声波测距之文献综述
文献综述一、引言伴随着时代的发展我国经济水平的提高，对于先进的技术的需求也越来越多。
超声波测距技术在越来越多的领域发挥着作用。
如今的石油勘测技术、汽车的倒车报警技术、汽车的维修与检测技术、现代植保机械与施药技术、物体识别、海洋测量等等。
由此可见超声波测距的前景还是十分广阔的,这也是选择超声波测距作为我的毕业课题的一个原因。
二、超声波测距原理超声波是超过人类听力范围的一种特殊的波，同样具有声波传输的最基本的物理特性。
超声波测距是一种非接触式的检测方式，与激光测距、红外线测距相比，超声波对外界光线、色彩和电磁场不敏感，对于被测物体处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰大或者有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力，同时超声波还具有指向性强，能量消耗缓慢以及在介质中传播距离远等优点。
超声波的工作原理是通过反射来实现的。
通过测量发射超声波和遭遇物体反射回来的反射波的时间间隔t，就可以通过公式计算出超声波发射点和观测点之间的距离S，如图1所示。
公式如下：S = 1/2vt式中v：超声波音速（声速）340m/s t：超声波的时间间隔。
S三、主要设计根据罗兆纬的《超声波测距系统设计》、王占选的《具有温度补偿功能的超声波测距系统设计》文章中所采取的系统整体结构设计，结合实际我的系统由为四部分组成，如图1所示。
分别是：数码管显示模块、TMS320F28027DSP芯片、超声波传感器模块、温度传感器模块。
TMS320F28027芯片用作控制单元，超声波传感器HC－ SR04 用于超声波的发送以及回波信号的接收，温度传感器DS18B20 用于对外界环境温度的采集，数码管用于对目标与障碍物的距离进行显示。
1.超声波传感器模块王占选的《具有温度补偿功能的超声波测距系统设计》文章中超声波传感器HC － SＲ04 集超声波的发送和接收功能于一体，可以非常方便地提供 5 ～400 cm范围的非接触式距离感测功能。
引脚由上而下依次为电源引脚、超声波发送的触发引脚、回波信号的响应引脚以及接地引脚。
超声测距毕业论文
超声测距毕业论文超声测距技术在近年来得到了广泛的应用和研究，其在工业、医疗、交通等领域都有着重要的作用。
本文将从超声测距技术的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、超声测距技术的原理超声测距技术是利用超声波在介质中传播的特性来实现距离测量。
其原理是通过发射超声波信号并接收回波信号，根据信号的时间差来计算出被测物体与测量仪器之间的距离。
超声波在空气中的传播速度约为340米/秒，而在固体、液体等介质中的传播速度则有所不同，因此可以根据超声波的传播时间来计算距离。
二、超声测距技术的应用1. 工业领域超声测距技术在工业领域中有着广泛的应用。
例如，在物流仓储中，可以利用超声测距技术来实现货物的自动堆垛和搬运。
此外，在制造业中，超声测距技术也可以用于机器人的定位和导航，提高生产效率和产品质量。
2. 医疗领域超声测距技术在医疗领域中有着重要的应用。
例如，超声测距技术可以用于医学影像的获取，如超声心动图和超声造影。
此外，超声测距技术还可以用于医疗器械的导航和定位，如手术导航系统和超声引导下的穿刺操作。
3. 交通领域超声测距技术在交通领域中也有着广泛的应用。
例如，在停车场中，可以利用超声测距技术来实现车位的自动检测和导航，提高停车效率。
此外，超声测距技术还可以用于智能交通系统中的车辆检测和跟踪，提高交通安全性和交通流畅度。
三、超声测距技术的未来发展方向随着科技的不断进步，超声测距技术也在不断发展和创新。
未来，超声测距技术有望在以下方面取得更大的突破和应用。
1. 精度提升目前的超声测距技术已经可以实现较高的测量精度，但仍有进一步提升的空间。
未来，可以通过改进传感器设计、优化信号处理算法等方式来提高测量精度，满足更高精度要求的应用场景。
2. 多功能化除了测距功能外，超声测距技术还可以结合其他传感技术实现更多功能。
例如，可以结合温度传感器实现温度测量，结合气体传感器实现气体浓度监测等。
未来，超声测距技术有望实现多功能化，满足不同领域的需求。
超声波测距技术综述
文献综述题目超声波测距技术综述学生姓名专业班级学号院（系）电气信息工程学院指导教师完成时间2014 年06月01日超声波测距技术综述摘要我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。
超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等特点，同时它是一种非接触式的检测方式，不受光线、被测对象颜色等影响，因此经常被用于距离的测量。
超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。
因此，深入研究超声波测距的理论和方法具有重要的实践意义。
关键词超声波超声波测距车辆导航物位测量1 引言1.1 超声波简介一般认为，关于超声的研究最初起始于1876年F1Galton的气哨实验。
当时Galton 在空气中产生的频率达300K Hz,这是人类首次有效产生的高频声。
而科学技术的发展往往与一些偶然的历史事件相联系。
对超声的研究起到极大推动作用的是,1912年豪华客轮Titanic号在首航中碰撞冰山后的沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家们提出用声学方法来预测冰山，在随后的第一次世界大战中，对超声的研究得以进一步的促进。
近些年来，随着超声技术研究的不断深入，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。
再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声的应用变得越来越普及。
目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。
此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。
而我国，关于超声波的大规模研究始于1956年。
迄今，在超声的各个领域都开展了研究和应用，其中有少数项目已接近或达到了国际水平。
1.2 超声波测距简介超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量，是一种非接触式的检测方式。
与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。
对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
汽车倒车防撞系统超声波测距仪-文献综述
计算机12届毕业设计文献综述汽车倒车防撞系统超声波测距仪学生姓名庄连成学号 5011208217所属学院信息工程学院专业计算机科学与技术班级计算机12-3班指导教师孟洪兵汽车倒车防撞系统超声波测距仪摘要：分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计原理、方法和步骤，研制的汽车防撞测距系统。
这种测距系统有效测量车尾5m以内障碍物的实时距离，在汽车倒车过程中，能自动检测车尾障碍物的距离；当达到极限位置的时候并发出声光警报，提醒司机刹车。
本系统主要在硬件方面，围绕单片机展开，设计了具有通信、预处理等接口的硬件电路，完成对回波数据的采集、处理、显示、报警等功能，并利用单片机片内的温度传感器采集环境温度，对声速做出修正。
关键词：超声、测距、报警、单片机Abstract: the author analyzes the back car crash the system of basic design principle and such crash at home and abroad and the problems existing in the system, a detailed introduction ultrasonic ranging system and according to the system design principle, method and procedure, the development of the automotive anti-collision distance measuring system. The effective measuring the distance measuring system within 5 m of real-time obstacle distance, in car back-draft process, can automatically detect the obstacles distance; When they reach the limit position of time and give out sound and light alarm, remind the driver brakes.This system mainly in hardware, around on single chip microcomputer, the design of communication, pretreatment, the interface hardware circuit and the completion of echo data collection, treatment, display and alarm functions, and the temperature inside the piece by SCM environment temperature sensors to collect, to make correction sound velocity.Keywords: ultrasound, ranging, alarm, microcontroller1.课题的意义和目的在测距方面，按测量范围或测量精度可分很多种类。
超声波测距倒车雷达系统的设计【文献综述】
毕业设计开题报告电子信息工程超声波测距倒车雷达系统的设计一、前言自从人类发明第一辆汽车以来，至今世界汽车工业经过了一百多年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。
汽车已经渗透于国民经济国防建设以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的交通工具，为人类生存和社会的发展与进步起到了至关重要的作用。
当今，汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分，它给人们带来方便快捷的同时，也出现了许多问题。
在享受汽车给我们带来的便利同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。
车的数量逐年增加，公路、街道、停车场和车库拥挤不堪，可转动的空间越来越少；另一方面，新司机及非专职司机越来越多，因倒车引起的纠纷越来越多，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生。
在2006年汽车事故的发生比例中，倒车引起的事故占28%，倒车已成为令人们头痛的一项任务，即使是经验丰富的司机也在抱怨倒车是件费力费神的事。
据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30%，路面相关事故的50%，迎面撞车事故的60%。
改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注，人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求，希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便，消除驾驶中的不安全因素，可将车快速准确地停放到指定的位置。
因此，提出了基于超声波测距的汽车用倒车雷达的设计。
经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。
倒车雷达真正开始于轰鸣器，也就是第一代倒车雷达。
我想很多人都不会忘记“倒车请注意！”这句话，因为现在多数普通车还在使用它从某种意义上说，它对司机并没有直接的帮助，不是真正的倒车雷达。
第二代则是采用数码波段显示，可显示后障碍物离车体距离的数码波段显示倒车雷达，没有语音提示，也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。
超声波测距仪论文
第一章导言1.1项目设计的目的和意义设计的目的随着科学技术的飞速发展，超声波将广泛应用于测距仪中。
母丹在技术层面之前，人们可以利用的测距技术还是很有限的。
所以这是一个正在蓬勃发展，前景无限的技术和产业领域。
展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要和有用的工具，在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着定位和精度更高的方向发展，以满足日益增长的社会需求。
比如声纳的发展趋势基本是:发展定位精度更高的被动测距声纳，以满足水下武器全隐蔽攻击的需要；继续发展低频线谱探测的潜艇拖曳线列阵声呐，实现超远程被动探测识别；发展更适合浅水的潜艇声纳，特别是解决浅水中的目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳工作环境。
毫无疑问，未来的超声波测距仪将与自动化和智能化融为一体，并与其他测距仪集成在一起，形成多测距仪。
随着测距仪的技术进步，测距仪会从简单的判断功能发展到学习功能，最后发展到创造力。
在新世纪，新型测距仪将发挥更大的作用。
1.1.2设计的意义超声波测距系统主要应用于汽车倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑工地以及一些工业现场如液位、井深、管道长度等。
因此，研究超声波测距系统的原理具有重要的现实意义。
本课题的研究和设计可以进一步提高电路设计水平，加深对单片机的理解和应用。
1.2超声波测距仪的设计思路超声波测距的原理发射器发射的超声波以速度υ在空气中传播，到达被测物体时被反射并返回，被接收器接收。
它的往返时间为t，被测物体的距离可由s=vt/2算出。
由于超声波也是一种声波，其声速V与温度有关。
下表列出了几种不同温度下的声速。
使用时，如果温度变化不大，可以认为声速基本不变。
如果测距精度很高，就要进行温度补偿修正。
表1-1超声波速度与温度的关系 温度(℃) -30 -20 -10 0 10 20 30 100声速(米/秒) 313 319 325 323 338 344 349 3861.2.2超声波测距仪的原理框图如下单片机发出40kHZ 的信号，经超声波发射器放大后输出。
超声波检测的文献综述
超声波检测的文献综述第一篇：超声波检测的文献综述文献综述—基于超声波的包覆层固化深度的检测方法一、本课题的研究背景及意义对材料表面保护、装饰形成的覆盖层，如涂层、镀层、敷层、贴层、化学式成膜等，统称为包覆层[1]。
实际上，材料表面的包覆层厚度对产品的使用性能和使用寿命影响极大，因而，包覆层厚度的检测对所有表面技术要求较高的产品都是必须的。
由于众多包覆层的厚度范围很大，从纳米尺度的气象沉积、离子注入层到毫米级的热喷涂层、堆焊层、渗碳层等，故不同厚度的测量也有许多不同的方法，这些方法均是利用不同的原理测出不同尺度范围的表面包覆层的厚度[3]。
包覆层厚度的测量，根据被测包覆层是否损坏可分为有损测厚和无损测厚两大类。
有损测厚主要有：阳极溶解库仑法、光学法、化学溶解法、轮廓法等；无损测厚有：磁性法、涡流法、射线法、电容法、超声波法、光学法等[3]。
这些方法各有其特点、适用性及局限性，在实际测量时，我们应考虑到包覆层厚度、零件形状与尺寸、覆层成分和测量环境等多种因素，选择适合的测量方法才能获取最可靠的结果。
现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法,而超声波检测作为无损检测的方法之一，最早开始于1930年，是利用进入被检材料的超声波对材料表面或内部缺陷进行检测，而利用超声波进行材料包覆层厚度的测量也是常规超声波检测的一个重要方面[5]。
超声波被用于无损检测，主要是因为有以下几个特性：①超声波的波束能集中在特定的方向上，在介质中沿直线传播，具有良好的指向性；②超声波在介质中传播过程中，会发生衰减和散射；③超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的；④超声波的能量比声波大得多，对各种材料的穿透性较强；⑤超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大。
【文献综述】超声波测距系统
文献综述电子信息工程超声波测距系统前言：人能听到的声音频率为20Hz~20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称为超声波。
由于超声波具有较强的指向性，且在传播中能量消耗较慢，所以在介质中传播较远，因此超声波经常被用在距离的测量上，如物位测量仪和测距仪等都可以由超声波进行实现。
超声波在空气中的传播速度为340米/秒（因温度大小会有规律变化），因此，如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离。
超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法，不受光线、被测对象颜色等的影响，相比较与其它仪器而言更为卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，并且具有维护简单、无污染、可靠性高、寿命长等特点，可应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。
且可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，可直接显示各种液位罐的液位、料位高度等【12】。
主题：现在认为，超声波最先是从1876年F.Galton的气哨实验开始，这是人类首次产生高频声波。
在以后30年内，人们对超声波仍然了解的比较少，发展较为缓慢，没有重视对超声波的研究。
在第一次世界大战中，超声波的研究才慢慢的受到各国的重视。
这时期法国人Langevin使用了一种晶体传感器，并使其在水下接收一些相对低频率的超声波，并且提出是否可以使用超声波来对水中的潜艇进行检测或者在水下利用超声波进行通信【16】。
在1929年，前苏联科学家Sokolov最先提出了利用超声波探进行检查金属物内部是否存在缺陷的想法【17】。
在间隔两年后，德国人Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，但是他却没有在这方面进行深入的探索研究。
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超声波测距系统的电路设计
0712203-33 黄景
摘要：介绍一种基于单片机控制的三路超声测距系统的构成和工作原理，超声波测距作为辅助视觉系统与其他视觉统配合使用，可实现整个视觉功能。
关键词：机器人超声波测距单片机串行通讯数据采集
前言：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。
正文：
1.超声波测距原理
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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 ，这就是所谓的时间差测距法。
图1 超声波传感器结构
2. 超声波测距系统的电路设计
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。
2.140kHz 脉冲的产生与超声波发射。
测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。
PUZEL： MOV 14H, #12H；超声波发射持续200ms
HERE： CPL P1.0 ；输出40kHz方波
NOP ；
NOP ；
NOP ；
DJNZ 14H，HERE；
RET
前方测距电路的输入端接单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。
右侧和左侧测距电路的输入端分别接P1.1和P1.2端口，工作原理与前方测距电路相同。
2.2 超声波的接收与处理
接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2。
IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其锁定带宽。
调节R8在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。
前方测距电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC3A的输出接单片机INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。
部分源程序如下：
RECEIVE1：PUSH PSW
PUSH ACC
CLR EX1 ；关外部中断1
JNB P1.1, RIGHT ；P1.1引脚为0,转至右测距电路中断服务程序
JNB P1.2, LEFT ；P1.2引脚为0,转至左测距电路中断服务程序
RETURN：SETB EX1；开外部中断1 pop acc
POP PSW
RETI
RIGHT： ... ；右测距电路中断服务程序入口
AJMP RETURN
LEFT：... ；左测距电路中断服务程序入口
AJMP RETURN
2.3 计算超声波传播时间
在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。
当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。
其部分源程序如下：
RECEIVE0：PUSH PSW
PUSH ACC
CLR EX0 ；关外部中断0
MOV R7, TH0 ；读取时间值
MOV R6, TL0
CLR C
MOV A, R6
SUBB A, #0BBH；计算时间差
MOV 31H, A ；存储结果
MOV A, R7
SUBB A, #3CH
MOV 30H, A
SETB EX0 ；开外部中断0
POP ACC
POP PSW
RETI
3. 超声波测距系统的软件设计
软件分为两部分，主程序和中断服务程序。
主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。
定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。
结束语：
对所要求测量范围30cm-200cm内的平面物体做了多次测量发现，其最大误差为0.5cm，且重复性好。
可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点。
因此，它不仅可用于移动机器人，还可用在其它检测系统中。
参考文献：
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