超声波测距时
简述超声波测距的原理。
简述超声波测距的原理。
《超声波测距原理》超声波测距是一种常用的测距技术，广泛应用于工业、医疗、科学研究等领域。
它利用超声波的特性，通过测量声波传播时间，来计算目标物体与测距设备之间的距离。
超声波是一种频率高于人耳可听到的声波，它的频率一般在20kHz到200kHz之间。
超声波在空气、液体和固体中的传播速度不同，一般为340米/秒至1500米/秒之间。
这些特点使超声波成为一种适合测距的工具。
超声波测距的原理非常简单。
首先，发送器会发出一个短暂的超声波信号，这个信号会被目标物体反射回来。
接收器会接收到反射的信号，并记录下信号从发送到接收所经过的时间。
通常情况下，超声波测距设备会有一个内置的计时器来测量这段时间。
根据声波传播的速度和时间，可以使用基本的物理公式来计算目标物体与测距设备之间的距离。
公式如下：距离 = （声波传播速度 ×传播时间）/ 2其中，传播速度是超声波在特定介质中的传播速度，传播时间是信号从发送到接收所经过的时间。
由于声波在不同介质中的传播速度不同，测距设备需要根据具体的应用场景来选择适当的传播速度。
超声波测距具有准确性高、测量范围广的优点。
它可以测量离测距设备几个毫米到几十米的距离，而且误差一般在几个毫米左右。
此外，超声波测距设备的结构简单，体积小型，重量轻，易于携带和安装。
超声波测距技术广泛应用于工业领域，用于测量物体的距离、位置和速度。
在自动控制和导航系统中，超声波测距设备可以用于避障和目标定位。
在医疗领域，超声波测距设备被用于医学影像学，如超声心动图和超声造影等。
总之，超声波测距通过测量声波传播时间，利用声波传播的速度，来计算目标物体与测距设备之间的距离。
它具有准确性高、测量范围广的优点，广泛应用于工业、医疗和科学研究等领域，为人们的生活和工作提供了更多便利。
超声波测距的原理
超声波测距的原理超声波测距是一种智能测距技术，它利用声速的不同以及发射接收信号的时间差，来计算距离的测量技术。
1.原理超声波测距的原理是通过发射声波，测量声波传播的时间来计算距离。
根据声波在介质中的传播速度，计算出发射点至接收点的距离。
原理公式：距离=声速×时间即：Distance=Speed × Time其中，声速即声波在介质中的传播速度，其值为343m/s；时间即发射声波至接收声波的时间，单位为秒（s）。
2.测距方法（1）双抛物线法发射设备发出短促的超声波，声波以某一固定的速度传播，声波开始发射时，传播的距离为零，传播距离随着时间增长而增长，当该声波正好从目标点穿越而去时，应用接收设备接收该声波，利用计算机处理作出声波传播距离的图形，从双抛物线拟合计算出测量值。
（2）回波法发射设备发出一次超声波信号，当发射的超声波信号到达目标物时，目标物会把超声波信号接收并反射回来，接收设备接收反射的超声波信号，将发射信号及反射信号的时间差作为距离的测量参数进行计算，从而计算出距离的测量值。
回波计算距离的公式：Distance=Time×V/2其中，Time为声波发射到接收的时间差，V为声波在介质空气中的传播速度。
三、超声波测距应用超声波测距技术在智能汽车、工业控制与安全监控、建筑物安全管理等领域有着广泛的应用，其中包括以下几种：（1）智能汽车：超声波测距技术可以帮助智能汽车检测前方障碍物的距离，从而进行安全护栏的移动，同时也能帮助智能汽车检测行驶路线，以便安全驾驶。
（2）工业控制与安全监控：超声波测距技术可以帮助工业设备检测具体物体的距离，从而进行控制和安全监控，保障工业生产的安全运行。
（3）建筑物安全管理：超声波测距技术可以帮助建筑物检测具体的安全距离，从而保障建筑物的安全管理。
四、总结超声波测距是一项智能测距技术，原理是利用声波的传播速度及传播时间差，来计算出两点之间的距离。
超声波传感器测距原理
超声波传感器测距原理超声波传感器是一种常用的测距装置，它利用超声波在空气中的传播速度来测量距离。
超声波传感器主要由发射器、接收器和控制电路组成。
当发射器发出超声波脉冲时，这些超声波脉冲会在空气中传播，当遇到障碍物时会被反射回来，接收器接收到这些反射波并将其转换为电信号，控制电路再根据接收到的信号来计算出距离。
超声波传感器测距的原理主要是利用超声波在空气中的传播速度来计算出距离。
在空气中，超声波的传播速度大约为340m/s，因此可以通过测量超声波从发射到接收的时间来计算出距离。
当发射器发出超声波脉冲后，经过一段时间后接收器才能接收到反射回来的超声波，根据发射和接收的时间差，可以通过简单的计算得出距离。
超声波传感器测距的原理非常简单，但是在实际应用中需要考虑一些因素。
首先，超声波在空气中的传播速度会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此在测距时需要对这些因素进行修正。
其次，超声波在传播过程中会受到障碍物的影响，如果遇到多个障碍物，可能会出现多次反射，这时需要对接收到的信号进行处理，以准确计算出距离。
除了以上因素外，超声波传感器测距还需要考虑到超声波的发射角度和接收角度。
发射器和接收器的位置和角度会影响到超声波的传播路径，因此需要对超声波的传播路径进行精确的控制，以确保测距的准确性。
总的来说，超声波传感器测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度来计算出距离，通过测量超声波的发射和接收时间差来实现测距。
在实际应用中，需要考虑到环境因素、障碍物的影响以及发射接收角度等因素，以确保测距的准确性和稳定性。
超声波传感器在工业自动化、机器人、车辆等领域有着广泛的应用，其测距原理的稳定性和准确性对于实际应用具有重要意义。
超声波测距仪的正确使用方法
超声波测距仪的正确使用方法现代科技的快速发展带来了许多便捷的工具和设备，其中，超声波测距仪无疑是一个很有用的工具。
它可以通过发射超声波信号并接收反射回来的信号，来测量目标物体与测距仪之间的距离。
然而，要想正确地使用超声波测距仪，我们需要了解一些基本的使用方法和注意事项。
首先，正确放置超声波测距仪十分重要。
在测量距离之前，我们需要将测距仪与目标物体保持垂直方向的位置。
这样可以避免测距误差的产生。
同时，需要确保测距仪与目标物体之间无任何障碍物，以免影响超声波信号的正常传播和接收。
其次，选择合适的模式和范围是正确使用超声波测距仪的关键。
超声波测距仪通常有多种测量模式可供选择，如单次测量模式和连续测量模式。
单次测量模式适用于需要测量单个距离的场合，而连续测量模式则适用于需要测量多个距离的场合。
在选择模式时，我们需要根据实际需求来进行选择。
此外，超声波测距仪通常还有不同的测量范围可供选择。
我们需要根据目标物体与测距仪之间的距离来选择合适的测量范围。
选择过大或过小的测量范围都会影响测量的准确性。
另外，注意超声波测距仪的使用环境也很重要。
超声波测距仪适合在室内使用，但在室外使用时需要注意环境的噪声和干扰。
周围的噪声和干扰可能会影响到超声波信号的传播和接收，从而影响测量的准确性。
因此，我们需要在使用超声波测距仪时选择相对静音的环境，并尽量避免与其他电子设备产生干扰。
此外，在使用超声波测距仪时还需要注意一些细节。
首先，我们应当保持测距仪的干净和整洁，避免灰尘和污垢对测量的影响。
其次，我们需要确保测距仪的电量充足，以免电量不足造成测距不准确的问题。
最后，我们需要熟悉超声波测距仪的操作方法，并按照说明书正确地使用。
总之，超声波测距仪是一个很有用的工具，它可以帮助我们快速准确地测量距离。
然而，要想正确地使用超声波测距仪，我们需要遵循一些基本的使用方法和注意事项。
正确放置测距仪、选择合适的模式和范围、注意使用环境和一些细节，都是使用超声波测距仪的关键。
超声波测距仪的使用中常见问题
超声波测距仪的使用中常见问题随着技术的不断进步，超声波测距仪已经成为许多领域中不可或缺的工具。
它具有非接触式测量的优势，可以精确测量距离，并且使用方便。
然而，在超声波测距仪的应用中，我们也会遇到一些常见问题。
本文将对这些问题进行探讨。
1. 障碍物的影响超声波测距仪通过发射超声波脉冲，并通过接收回波来测量距离。
然而，当超声波遇到障碍物时，会发生反射、散射和衰减，从而影响测距的准确性。
因此，在使用超声波测距仪时，需要注意周围环境是否存在任何障碍物。
2. 距离范围和精度超声波测距仪的距离范围和精度是使用中需要考虑的重要参数。
不同型号的测距仪有不同的测距范围和精度。
一般而言，测距范围越大，精度越高的超声波测距仪价格也会相应增加。
因此，在使用超声波测距仪前，需要了解其规格和性能指标，选择适合自己需求的仪器。
3. 不同环境的适应性超声波的传播受到环境的影响，因此超声波测距仪在不同环境下的适应性也是应用中需要考虑的问题之一。
例如，在室外使用超声波测距仪时，气象条件（如风速、温度、湿度等）会对超声波的传播速度产生影响，从而影响测距的精度。
因此，在室外使用超声波测距仪时，需要根据具体环境条件进行合理调整和校准。
4. 高温和低温环境超声波测距仪在高温和低温环境下的使用也需要特别注意。
由于超声波传感器内部存在一定的材料膨胀和收缩，极端温度会对传感器的性能产生影响。
因此，在高温环境下使用超声波测距仪时，需要注意传感器是否会过热而影响正常工作。
同样，在低温环境下，材料的收缩可能会导致传感器精度下降。
因此，在低温环境中，需要进行预热处理以确保超声波测距仪的正常使用。
5. 衰减和多次反射当超声波传播过程中存在多个反射面时，会导致反射信号的干扰。
即使是一个简单的表面，也可能引起反射而干扰测距仪的测量结果。
此外，波的衰减也会对测距仪的测量结果产生影响。
因此，在使用超声波测距仪时，要避免射线与其他物体的多次反射和衰减，以减少测量误差。
超声波测距的应用原理
超声波测距的应用原理超声波测距是一种常见的测距技术，主要利用超声波在传播过程中的特性来进行测量。
超声波测距主要应用于工业、医疗、航空航天等领域，具有非接触、精确和灵敏等特点。
超声波测距的原理是利用声波在空气或其他介质中传播的特性。
声波是一种机械波，通过分子间的碰撞传播。
超声波是频率高于人耳可听到的声波，通常在20kHz 到1MHz的范围内。
超声波的传播速度与介质的密度和弹性有关。
超声波测距的基本原理是测量超声波从发射器发出后，到达目标物体并被返回的时间间隔，然后根据声波的传播速度计算出距离。
具体步骤如下：1. 发射超声波：发射器产生一束超声波，并将其发送出去。
超声波的频率和幅度通常在设备中进行调节。
2. 超声波传播：超声波在空气或其他介质中以大约340米/秒的速度传播。
当超声波遇到目标物体时，一部分能量会被反射回来。
3. 接收超声波：接收器接收到反射回来的超声波信号，然后将其转化为电信号。
接收器通常包含一个共振腔和一个压电传感器。
4. 计算时间差：测量超声波从发射到返回的时间间隔，即超声波传播的时间差。
可以使用计时器或传感器来测量时间。
5. 计算距离：根据超声波的传播速度和时间差来计算距离。
传播速度通常根据介质类型和温度进行校准。
超声波测距的应用非常广泛。
在工业领域，超声波测距可以用于测量液体或粉末的液位、测量物体的尺寸和厚度、检测管道中的堵塞物等。
在医疗领域，超声波测距常用于医学影像设备如超声诊断仪，用于检测人体内部器官的位置和形状。
航空航天领域中，超声波测距可用于测量飞行器与地面或其他物体之间的距离，以确定安全飞行的高度。
总之，超声波测距利用声波的传播特性进行测量，具有非接触、精确和灵敏的优点。
通过测量超声波的传播时间差，可以计算出目标物体与发射器之间的距离。
目前超声波测距技术已经广泛应用于各个领域，为实现精确测量提供了有效的工具。
超声波测距的基本工作过程
超声波测距的基本工作过程超声波测距，听起来是不是特别高大上？其实啊，就像蝙蝠在黑夜里找路一样。
蝙蝠怎么知道前面有没有障碍物呢？它就靠发出超声波，然后根据超声波反射回来的情况来判断。
超声波测距的原理啊，跟这差不多。
咱得先有个能发出超声波的东西，这就好比是一个会喊口号的小喇叭。
这个小喇叭发出超声波，这超声波啊，就像一个个看不见的小信使，快速地朝着目标飞奔而去。
这些小信使可不会偷懒，它们直直地往前冲，遇到东西就会被弹回来。
这时候呢，就需要一个特别机灵的小耳朵来听这些被弹回来的小信使带回来的消息了。
这个小耳朵就是接收超声波的装置。
你看啊，从发出超声波到接收到反射回来的超声波，这里面是有个时间差的。
这个时间差可太重要了，就像跑步比赛里，从起跑的枪声到运动员跑回来冲线的时间一样关键。
这个时间差能告诉我们什么呢？它能告诉我们超声波跑了多远的路啊。
怎么算呢？这就像你知道一个人走路的速度，又知道他走了多长时间，就能算出他走了多远的路是一个道理。
超声波在空气里传播的速度是差不多固定的，知道了这个速度，再加上这个时间差，就能算出超声波从发射出去到碰到障碍物再反射回来所走过的路程了。
可是啊，这还没完呢。
这个路程是超声波往返的路程，就像你从家去学校再回来的路程一样。
我们要的是从发射点到障碍物的距离，那怎么办呢？简单啊，把这个总路程除以2不就得了。
这就像把你往返学校的路程除以2就得到家到学校的距离一样。
在实际的超声波测距设备里，这些过程都是一瞬间就完成的。
就好像眨个眼的功夫，它就已经把距离算出来了。
这设备里面的小喇叭和小耳朵都特别的精密，就像最顶尖的工匠打造出来的一样。
它们要保证发出的超声波频率稳定，接收的时候也不能出岔子。
要是小喇叭喊得含糊不清，或者小耳朵听错了，那算出来的距离可就不准了。
这就好比你让人去送信，结果送信的人都迷迷糊糊的，那消息能准确传达吗？再说说这超声波测距的应用吧。
你看现在的汽车，好多都有倒车雷达。
这倒车雷达就是靠超声波测距来工作的。
超声波测距原理
超声波测距原理超声波测距是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的一种技术。
它通常被应用在工业自动化、智能车辆、无人机等领域，具有测距精度高、反射面要求低、不受光照影响等优点。
超声波测距的原理基于声波在空气中的传播速度恒定的特性，通过测量超声波的发射和接收时间来计算距离。
首先，超声波传感器会发射一束超声波脉冲，这个脉冲会在空气中以声速传播。
当这个脉冲遇到一个物体时，部分声波能量会被物体反射回传感器。
传感器会立即切换成接收模式，开始接收反射回来的超声波。
通过测量发射和接收超声波的时间差，可以计算出物体与传感器之间的距离。
超声波测距的原理可以用以下公式表示，距离 = 时间差×声速 / 2。
其中，时间差是发射和接收超声波的时间间隔，声速是超声波在空气中传播的速度。
由于超声波在空气中的传播速度大约为340m/s，因此可以通过测量时间差来计算出物体与传感器之间的距离。
超声波测距的精度受到多种因素的影响，其中包括超声波传感器的发射频率、接收灵敏度、环境温度、声波反射面的性质等。
发射频率越高，测距精度越高，但穿透能力越弱；而接收灵敏度则决定了传感器对反射回来的超声波的捕捉能力。
环境温度的变化会影响声速，从而影响测距的准确性。
此外，反射面的性质也会影响超声波的反射情况，不同的材质和形状都会对超声波的反射产生影响。
为了提高超声波测距的精度和稳定性，通常需要对传感器进行校准和滤波处理。
校准可以通过对传感器的发射频率和接收灵敏度进行调整，以及通过环境温度的补偿来提高测距的准确性。
滤波处理则可以通过滤除噪声信号和干扰信号，使测距结果更加稳定可靠。
总的来说，超声波测距原理是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的一种技术。
它通过测量超声波的发射和接收时间来计算物体与传感器之间的距离，具有测距精度高、反射面要求低、不受光照影响等优点。
在实际应用中，需要考虑多种因素对测距精度的影响，并进行相应的校准和滤波处理，以提高测距的准确性和稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超声波测距器的设计
Company Logo
一、功能要求
超声波测距器可应用于汽车倒车。建筑施 工工地以及一些工业现场的位置监控，也可 用于如液位、井深、管道长度、物体厚度等 的测量。其测量范围为0.10~4.00m，测 量精度为1cm。测量时与被测物体无直接接 触，能够清晰、稳定地显示测量结果。
超声波检测接收电路
Company Logo
四、 系统程序的设计
超声波测距器的软件设计主要由主程序、超 声波程序发生子程序、超声波接收中断程序 及显示子程序组成。由于C语言程序有利于 实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较 高的效率并且容易精确计算程序运行的时间， 而超声波测距器的程序既有较复杂的计算 （计算距离时），又要求精确计算程序运行 时间（超声波测距时），所以控制程序可采 用C语言和汇编语言混合编程。下面对超声 波测距器的算法。
超声波换能器结构图
Company Logo
三、系统硬件电路的设计
3.超声波检测接收电路
集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电 视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的 超声波频率40kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路，如 图所示。实验证明，用CX20106A接收超声波（无信号的输出高电平） 具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当地更改电容C4的大小，可 以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
Company Logo
三、系统硬件电路的设计
复位电路
LED显示电路
晶振电路
Company Logo
三、系统硬件电路的设计
复位电路的原理：只有在RST端给它24个时钟周期，才能让它复位。当按下开关 时，VCC接通，由于10K电阻的分压作用，RST端的电压为5V，而5V电压正好 可以满足RST复位的24个时钟周期要求，于是RST复位。此电路同时也是自动上 电复位的，当电容开始充电、放电时，RST端的电压便随之变化，电压由低到高， 再由高到低，时间能够满足24个时钟周期，故而RST能够复位。 晶振电路的原理：晶振两端各接一个无极性电容，电容上电，然后再放电，这样便 可以帮助晶振起振。另：12MHZ的晶振两端接30PF的电容，6MHZ的晶振两端 接20PF的电容。 LED的工作原理：四位共阳LED的一边是段选端，一边是位选端。同名段选端各 自相连，然后7位段选端口接到P0口，位选端接到P2口。通过位选可以控制每一 个LED亮，通过段选端可以控制LED亮什么，其中段选端还要接上拉电阻，其作 用是为了保证LED能够点亮。在位选端加一个高电压，段选端加一个低电压，那 么再加上上拉电阻的作用，便可以保证LED的两端形成一个压差，这样LED就点 亮了。
Company Logo
三、系统硬件电路的设计
超声波换能器的工作原理
压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部结 构如下图所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极加脉冲信号，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 产生超声波，这时它是一个超声波发生器；反之，如果两极间未加外电压，当共 振板接收道超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它 就成为超声波接收换能器了。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同， 使用时应分清器件上的标志。超声波发射换能器上标有字母T，而接收换能器上 标有字母R。
Company Logo
四、 系统程序的设计
1. 超声波测距器的算法设计 距离计算公式：d=s/2=(vt)/2 其中d是被测物与测距器的距离；s是超 声波的来回路程，v是超声波在当前温度下的 速度，t是发送和接收超声波所经历的时间。
Company Logo
四、 系统程序的设计
Company Logo
二、方案论证
由于超声波指向性强，能量消耗慢，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。利用超声波检测距离设计比较方便，计算处理也比较简单， 并且在测量精度方面也能达到使用的要求。
超声波发生器可以分为两大类：一类是使用电气方式产生超声波；另一类是用 机械方式产生超声波。电气方式包括电压型、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、功率和声波各不相同，因而用 途也各不相同。目前在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。 根据设计要求并综合各方面因素，本例决定采用AT89C52单片机作为主控器， 用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成。超声 波测距器系统设计框图如下：电路的设计
2. 超声波发射电路
超声波发射电路原理图如下图。发射电路主要由反向器74LS04和超声波换能器 构成，单片机P1.0端口输出的40kHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换 能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用 这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波的发射速度。 输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。两个上拉电阻一方面可以提 高反向器74LS04输出高电平的驱动能力；另一方面可以增加超声波换能器的阻 尼效果，以缩短其自由振荡的时间。
Company Logo
二、方案论证
超声波测距系统框图
Company Logo
三、系统硬件电路的设计
硬件电路主要分为以下三个部分： 1 2 3
单片机系统及显示电路 超声波发射电路 超声波检测接收电路
Company Logo
三、系统硬件电路的设计
1. 单片机系统及显示电路
单片机采用89C51或其兼容系列。系统采用 12MHZ高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率， 并减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能 器所需的40kHz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。显示电路采用简单实用 的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位 码用PNP三极管驱动。单片机系统及显示电路如图：