实验12 超声波传感器测距
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。
超声波传感器测距探究教案 综合实践七年级
《超声波传感器测距探究》一、教学分析1、项目分析我校学生通过问卷调查，发现“坐姿前倾、近距离用眼”是造成近视的主要成因之一，因此学生提出创意。
经过展评，学生选取了具可操作性的创意项目——《制作能测距会报警的坐姿纠正器》，开展本次综合实践活动。
活动过程分为发现问题、分析需求、设计模型、技术探究、作品验证、改进完善６个阶段。
本课的内容是《超声波传感器测距探究》，在项目中处于技术探究阶段，也是技术探究重点。
2、学情分析在知识技能方面，学习本课前，学生已有初步体验了用AS-block软件编程设计ＬＥＤ灯闪烁信号、蜂鸣信号。
但面对陌生的超声波传感器，隐性的超声波反射路径问题，需要寻求帮助。
在情感方面，对创客工具本身的好奇心刚刚建立，需要特定情境来激发持续的学习兴趣。
在认知能力方面，学生一般能从坐姿现象中发现问题，但分析问题比较片面，探究能力也存在个体差异，需要同伴互助。
3、教学目标知识与技能1、学会连接超声波传感器到ARDUINO板对应端口，学会观察测量结果；2、能说出超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施；3、学会应用AS-block的”如果……那么……否则……”模块编程过程与方法１、养成利用信息技术平台进行自主学习的习惯；２、在测距实验及成果展示中体验合作学习的优势；３、在发现问题—分析问题—解决问题的过程中，学会探究学习；情感与价值观1、增强健康的坐姿意识；2、建立合作、探究、分享的意识。
4、教学重点1、超声波传感器连接方法及测量结果观察方法。
2、用”如果……那么……否则……”模块编写程序，启动信号，提醒坐姿；5、教学难点本课的难点是：隐性的超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施。
二、教学策略教法：情境教学法、任务驱动法学法：自主学习法、小组合作法、探究学习法。
分组方式：三人一组（或两人一组），强弱搭配。
教学准备：learnsite信息技术学习平台、调查报告、微课（连接图、程序图、微视频）、教育云平台中的计时、积分工具四、教学评价1、小组活动自评表小组活动自评表自评人：2、成果展示互评表成果互评表3、探究素养师评价工具此评价由教师点赞，科代表在教育云平台互动课堂工具——小组积分记录，实时呈现结果。
超声波测距实验报告
超声波测距实验报告1. 实验目的1.掌握超声波测距的基本原理；2.熟悉超声波测距仪器的使用；3.培养实验操作能力和数据处理能力。
2. 实验原理超声波测距是利用超声波在空气中的传播速度和反射原理，通过测量超声波发射和接收之间的时间间隔来计算被测物体与测距仪之间的距离。
超声波在空气中的传播速度约为 340 m/s。
3. 实验器材与步骤3.1 器材1.超声波测距仪；2.连接线；3.测量物体。
3.2 步骤1.连接超声波测距仪与电源；2.打开超声波测距仪，进行自检；3.将测量物体放置在合适的位置；4.调整超声波测距仪的测量范围；5.记录测量数据；6.分析数据，计算距离。
4. 实验数据与分析本实验共进行五次测量，记录数据如下：序号 | 测量距离（cm） | 误差（cm） |— | ———— | ——– |1 | 150.0 | 2.0 |2 | 152.5 | 1.5 |3 | 148.0 | 2.0 |4 | 151.0 | 1.0 |5 | 149.5 | 1.5 |平均距离 = (150.0 + 152.5 + 148.0 + 151.0 + 149.5) / 5 = 150.0 cm最大误差 = 2.0 cm最小误差 = 1.0 cm5. 实验总结本次实验掌握了超声波测距的基本原理和操作方法，通过对测量数据的分析，得出被测物体与测距仪之间的平均距离为 150.0 cm，最大误差为 2.0 cm，最小误差为 1.0 cm。
实验结果表明，超声波测距技术在实际应用中具有较高的准确性和可靠性。
6. 建议与改进1.在实验过程中，要确保测量物体与测距仪之间的距离在测距仪的测量范围内；2.提高实验操作技巧，减小人为误差；3.后续可以尝试使用不同类型的超声波测距仪进行实验，比较其性能和精度。
7. 实验拓展7.1 超声波测距的应用领域超声波测距技术广泛应用于工业、农业、医疗、交通、安防等领域，例如：1.工业领域：测量物体的尺寸、厚度、距离等；2.农业领域：测量土壤湿度、作物高度等；3.医疗领域：测量人体内部器官的距离、厚度等；4.交通领域：车辆测距、速度检测等；5.安防领域：监控设备、报警系统等。
超声波传感器测试方法
超声波传感器测试方法超声波传感器是一种常用的非接触式测距传感器，能够通过发射和接收超声波来测量目标物体与传感器之间的距离。
在实际应用中，超声波传感器被广泛应用于自动化控制、安防监控、智能车辆等领域。
本文将介绍超声波传感器的测试方法及注意事项。
进行超声波传感器的测试前，需要准备相应的实验设备和工具。
常用的超声波传感器测试设备包括示波器、信号发生器、电源以及测试电路板等。
此外，还需要一些辅助工具如导线、万用表等。
接下来，进行超声波传感器的基本功能测试。
首先，将超声波传感器与测试电路板连接，并接通电源。
然后，使用示波器观察传感器输出的信号波形。
在测试过程中，可以通过调节信号发生器的频率和幅度，来检验传感器的灵敏度和响应速度。
同时，还可以通过改变目标物体与传感器的距离，观察传感器输出信号的变化情况，以验证传感器的测距功能。
在进行超声波传感器测试时，需要注意一些问题。
首先，要确保测试环境的稳定性，避免外界干扰对测试结果的影响。
其次，要注意传感器与目标物体之间的距离，过远或过近都可能导致测量误差。
此外，还应注意超声波传感器的工作频率范围，选择合适的信号发生器进行测试。
在测试过程中，还应注意保持传感器的工作温度和电压范围，避免超出其额定参数。
除了基本功能测试，还可以进行一些其他的测试。
例如，可以测试超声波传感器的角度分辨率和测量范围。
角度分辨率是指传感器能够识别目标物体位置的最小角度间隔，测量范围是指传感器可以测量的最大距离。
这些参数的测试可以通过在不同角度和距离下，观察传感器输出信号的变化来进行。
还可以进行一些特殊环境下的测试。
例如，在高温或低温环境中，测试超声波传感器的性能。
在湿度较高或存在尘埃等环境中，测试传感器的稳定性和抗干扰能力。
这些测试可以帮助评估超声波传感器在不同工作环境下的适用性。
超声波传感器的测试方法包括基本功能测试、角度分辨率和测量范围的测试以及特殊环境下的测试。
在测试过程中，需要注意测试环境的稳定性、传感器与目标物体的距离以及传感器的工作参数。
超声波传感器测距的教案
超声波传感器测距的教案教案一课题：超声波传感器测距教学目标：1. 让学生理解超声波传感器的工作原理和应用。
2. 学生能够掌握超声波传感器测距的方法和步骤。
3. 通过实验探究，培养学生的科学思维和实践能力。
4. 激发学生对科学技术的兴趣和探索精神。
教学重点与难点：- 教学重点：超声波传感器的工作原理和测距方法。
- 教学难点：理解超声波传播过程中的时间与距离的关系。
教学方法：实验探究法、小组合作法教学过程：一、导入新课展示一些利用超声波传感器的实际应用场景，如倒车雷达、自动门等，引导学生思考超声波是如何实现测距功能的。
二、新课讲授1. 讲解超声波的特性，如方向性好、穿透力强等。
2. 引出超声波传感器，结合实物介绍其结构和组成部分。
3. 阐述超声波传感器测距的原理：通过发射超声波并接收反射波，根据时间差计算距离。
三、实验探究1. 分组进行实验，每组一套超声波传感器实验装置。
2. 教师指导学生进行实验操作，包括连接电路、设置参数等。
对话示例：师：“同学们，现在大家开始分组进行实验，先检查一下实验装置是否齐全，然后按照步骤进行操作。
”生：“好的，老师。
”师：“在连接电路的时候要注意正负极哦，有不明白的随时问老师。
”3. 记录实验数据，如发射和接收的时间差。
四、数据分析与讨论1. 各小组汇报实验数据。
2. 共同分析数据，探讨影响测距精度的因素。
对话示例：师：“请各个小组把你们的实验数据分享一下。
”生：“我们这组测了几个不同距离的数据……”师：“大家一起来分析一下这些数据，看看能发现什么问题。
”五、知识拓展介绍超声波传感器在其他领域的应用，如工业自动化、医疗等。
六、总结归纳1. 回顾本节课的重点内容：超声波传感器的原理和测距方法。
2. 强调实验过程中的注意事项和科学态度。
教材分析：本节课的内容紧密结合实际应用，通过对超声波传感器的学习，使学生了解现代科技在日常生活中的应用。
教材内容循序渐进，从超声波的基本特性到传感器的工作原理，再到具体的测距方法，有利于学生逐步掌握知识。
超声波测距 实验报告
Q1
40106
图 6
7490 芯片的时钟接前一位的 Q3。最低位 7490 芯片的时钟接 17kHz TTL 方波（由信号 发生器提供）和闸门波形相与（或者相与非）的结果。闸门波形由下图所示的电路产生：
1 发(Q1)
D
SET
Q
Q3
CLR
Q
收
图 7
4、报警电路。
图 8
此部分的功能是通过存储器（用 74161 芯片）保存计数值，在报警时间（如图 8）内用 组合逻辑电路对计数值进行比较。若计数值小于 30（cm） （且小于存储器中的值） ，则利用
实验日期 2010-7-13~2010-7-15
实验室
222
座位号
23
清华大学电子工程系
电子技术课程设计 实验报告
超声波测距系统
班级 无 82 学号 2008011098 姓名 刘硕 交报告日期 2010-7-17
【实验任务】
1. 测量距离不小于 0.5m 米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约 1 秒。测量精 度优于 0.05m，显示精度 0.01m。 2.测量距离不小于 1.0m 米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约 1 秒。测量精 度优于 0.01m，显示精度 0.01m 3.测量距离不小于 2.0m 米，数字显示，动态更新测量结果，更新时间约 1 秒。测量精 度优于 0.01m，显示精度 0.01m 距离小于 0.3m 时，用蜂鸣片发出间歇式的“嘀一嘀”声响报 警。 4*.显示无跳动、闪烁，距离小于 0.3m 且距离变近时，用蜂鸣片发出间歇式的“嘀一嘀” 声响报警。
Ix<30cm Q3 BDC
图 10
实现距离小于 30cm 且距离变近报警的电路：
超声波传感器距离检测
三、素质目标 1. 有科学的实验态度 2. 具有认真、细致的学习态度 3. 具有良好的机电检测操作素养 【学习重点】 1. 超声波传感器的原理 2. 超声波传感器的应用 3. 超声波测距电路搭建
任务四 超声波传感器距离检测
【任务背景】
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫 “泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车时的安 全辅助装置。
超声波测量距离是根据超声波遇到障碍物能反射回来 的特性。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射 同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物 就立刻反射回来，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 录的发射超声波和接收到回波的时间差T，就可以求出 距离S，即：
超声波传感器液位（物位）测量 超声波传感器液位（物位）测量是利用超声波在 两种介质的分界面上的反射特性而工作的。常见的 用途有液位测量和汽车倒车距离测量。
(a) 放置在液体中检测 图3-4-7 超声波传感器液位检测
(b) 放置在液位上方检测
超声波传感器探伤 超声波探伤是无损探伤技术中的一种主要检测手 段。它主要用于检测板材、管材、锻件和焊缝等材 料中的缺陷（如裂缝、气孔、夹渣等），测定材料 的厚度，检测材料的晶粒。
图3-4-8 超声波探伤仪实物及工作图
(a)无缺陷工件探伤及显示情况 (b)有缺陷工件探伤及显示情况 图3-4-9 超声波探伤及显示情况
超声波传感器测流量 超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体 中的传输速度是不同的，利用这一特点可以求出流 体的速度，再根据管道流体的截面积，便可知道流 体的流量。超声波流量传感器常见安装类型如图。
超声波探头中的核心器件就是压电晶体，利 用压电晶体的压电效应来工作的。
超声波测距实验报告
超声波测距模块工作原理
超声波发射器发射 一组超声波脉冲
脉冲遇到物体后反 射回来
超声波接收器接收 反射回来的脉冲
通过计算发射和接 收脉冲之间的时间 差，得到物体与传 感器之间的距离
编写Arduino程序，控制 超声波传感器发送和接收 信号
连接Arduino板与电脑， 上传程序并运行
调整超声波传感器的角度 和位置，确保测量距离准 确
开始测量
准备超声波传感器和Arduino板 连接超声波传感器和Arduino板 编写程序，设置触发和接收引脚 启动Arduino板，开始测量距离
数据记录和处理
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
拓展应用场景：将超声波测距技术 应用于更多领域，如自动驾驶、智 能机器人等。
降低成本：通过优化设计和生产工艺， 降低超声波传感器和测距系统的成本， 使其更广泛地应用于各种领域。
感谢您的观看
汇报人：XX
实验步骤
准备实验器材
超声波传感器 添加标题
连接线 添加标题
添加标题 Arduino开发板
添加标题 面包板
跳线 添加标题
测量工具 添加标题
添加标题 电脑和软件
添加标题 实验环境
搭建实验装置
准备超声波传感器、 Arduino板、面包板、跳 线等材料
连接超声波传感器与 Arduino板的引脚
连接Arduino板与面包板 的引脚
学会使用超声波传感器进行距离测 量
学会分析实验数据，得出结论
掌握数据处理和分析技巧
学习如何使用超声波传感器进行距 离测量
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12、超声波测距
一、实验目的：
1、掌握超声波测距原理
2、掌握脉冲宽度测距函数pulseIn（）
二、实验原理或参考资料：
1、超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射与接
收回波的时间差t，然后求出距离S=Ct/2，C为超声波波速。
由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，图下图。
2、工作原理
（1）Arduino的数字引脚给超声波模块的Trig引脚至少10微秒的高电平信号，触发测距
功能
（2）触发测距功能后，模块会自动发送8个40khz的方波脉冲，自动检测是否有信号返回
（3）有信号返回，则Echo引脚会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
测距=（高电平时间x声速）/2
2、脉冲宽度测量函数PulseIn（）
功能：检测指定引脚上的脉冲信号宽度。
语法：PulseIn（pin，value）
pin，需要读取脉冲的引脚。
Value，需要读取的脉冲类型，HIGH或LOW
3、
参考示例代码
三、实验结果
基础题：
1、搭建实验电路图，将以上Arduino的超声波测距程序烧录到arduino控制板中，使得能在串口输出传感器数据。
在每一行代码后面添加注释，将程序代码及串口输出截图。
提高篇：
1、完成以上基本练习的基础上，试增加一个报警功能（灯光报警），即超过设定的距离阈值即灯光报警。
程序代码及串口监视器截图。