超声波测距电路设计
超声波测距电路设计
目录摘要 (3)第一章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 论文研究内容 (7)第二章方案论证 (8)第三章整机的工作原理 (11)3.1 测量与控制方法 (11)3.2 检测与驱动电路设计 (12)3.3 逻辑符合表 (16)3.4 AT24C02简介 (18)3.5 超声波测距发射电路 (19)3.6 超声波测距接收电路 (20)3.7 温度检测电路 (21)3.8 显示电路原理 (21)第四章整机电路的运行与调试 (25)4.1 超声波测距电路误差分析 (25)4.2 声速对测量精度的影响分析 (26)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)毕业设计任务书一、毕业设计题目：超声波测距电路设计二、技术要求：采用测距专用集成电路SB5227，设计出发送电路和接收电路以及温度检测电路，并能显示出测量值。
三、毕业设计完成的具体内容1、实习、搜集资料；2、选择设计方案，设计实体电路；3、电路原理说明及元器件选择；4、绘制电器原理框图；5、绘制电路图（2#图）6、列写元器件资料表；7、编写毕业设计说明书（一万字左右）包括：封面、毕业设计（论文）任务书、论文题目、目录、摘要、正文、结束语、致谢、参考文献、附录等。
四、参考文献：《传感器与检测技术》陈杰，黄鸿高等教育出版社2002.1-5 《传感器及应用》王煜东，北京：机械工业出版社，2003.11 《实用声光及无线电遥控电路》赵健，北京：中国电力出版社，2005《传感器及其应用电路》何希光，北京：电子工业出版社，2001《红外线热释电与超声波遥控电路》肖景和等，人民邮电出版社，2003摘要电子测距仪要求测量范围在0.10～5.00m，测量精度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。
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。
超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。
超声波测距电路设计设计
超声波测距电路设计摘要随着单片机技术的发展，各种控制系统都趋向于自动化。
以单片机为核心的控制系统体积小、功能强、价格低，因而在众多领域得到广泛应用，并显示出广阔前景。
论文介绍了一种运用单片机和CX20106A组成的超声波测距系统。
本设计主要以STC89C51作为控制核心，包括键盘输入模块，超声波发射模块，超声波接收模块（CX20106A），数码管显示模块，报警模块。
主要实现超声波测距并显示功能，依据实际的测量精度要求还可以添加温度补偿电路。
本系统成本低廉，功能实用。
硬件系统具有良好的性能，且由于构成系统的器件应用普遍，便于维护。
因此，本设计具有较强的性价比及实用性。
关键词：STC89C51；CX20106A ；超声波发射模块；超声波接收模块；LED显示电路AbstractAlong with the monolithic integrated circuit technology development, each kind of control system all tends to the automation. By the monolithic integrated circuit for the core control system volume small, the function strong, the price is low, thus obtains the widespread application in the multitudinous domain, and demonstrates the broad prospect.This design is based mainly on STC89C51 chip core ultrasonic range finder, and a ultrasonic processing module CX20106A, CD4069 composed of ultrasonic transmitter, digital display devices such as composition, including the SCM system, ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver circuit, MCU Resetcircuit, LED display circuit.Ultrasonic Distance and direction to achieve the main functionality.Based on the actual measurement accuracy can also add temperature compensation circuit.The system cost, functional and practical.Hardware system has good performance, and constitute a system of device applications as universal, easy maintenance.Therefore, this design has a strong cost-effective and practical.Keywords:stc89c51 ;CX20106A ; ultrasonic emission of ultrasonic receiver ; LED display circuit;目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................. I I 目录........................................................................................................ I II 1绪论 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 单片机发展历史 (1)2超声波测距仪系统的硬件和软件的功能分析 (3)2.1 超声波测距的设计原理论证 (3)2.1.1 超声波测距仪的设计思路 (3)2.1.2超声波测距原理 (3)2.1.3超声波测距仪原理框图 (4)2.2 电超声波测距仪系统的软件方案论证 (5)3超声波测距仪系统的硬件设计 (6)3.1 STC89C51简介 (6)3.2 数码管显示的设计 (12)3.2.1 八位7段数码管工作原理 (12)3.3 超声波发射电路模块设计 (13)3.4 超声波接收电路模块设计 (14)3.4.1超声波接收电路设计原理 (14)3.4.2 CX20106A (15)4超声波测距系统的软件设计 (17)4.1程序的总体设计 (17)4.1.1 主程序设计 (17)4.2 40KHZ 脉冲的产生与超声波发射 (18)4.3 显示子程序和蜂鸣报警子程序设计 (20)5超声波测距仪调试与测试 (21)5.1调试 (21)5.1.1硬件调试 (21)5.1.2软件调试 (23)结论 (25)结束语 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录I——程序源码 (29)附录II——电路原理图 (48)1绪论1.1 课题意义随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广。
超声测距设计与制作
达到超声波测距器设计要求。 制作工艺符合要求，有相应的工艺文件。
谢谢！
超声波测距 原理
利用超声波在空气中的传播速度为已知，测 量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间， 根据发射和接收的时间差计算出发射点到障 碍物的实际距离。 测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度； C为超声波在空气中的传播速度； T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时 间数值的一半)
超声波测距 框图
超声波测距硬件电路
稳压电路：将交流电变压、整流、滤波，用集成稳 压块LM7812、LM7912、LM7805输出＋5V、＋ 12V、－12V供单片机、运算放大器、555芯片等电路 使用。 加减键功能： 超声波发射电路：运用555振荡产生振荡信号，经 过非门控制40KHz脉冲波形，通过超声波发射器发射 出去。 超声波接受电路：运用超声波传感器接收反射回来 的信号，通过LM358比较、放大后，将信号输入单片 机。 LED显示：将接收到的超声波信号，输入单片机， 程序处理，计算出反射物的距离，并用数码管显示距 离设置。
超声波测距 软件流程
超声波测距 调试
测试结果：
LED显示距离：30cm，实际距离35cm； LED显示距离：60cm，实际距离38cm； LED显示距离：90cm，实际距离99cm； LED显示距离：120cm，实际距离129cm；
测试结果表明：超声波测距器可以工作，测试结果有误差， 但在允许范围。
超声波测距电路的设计
超声波测距电路设计摘要随着人们生活水平的不断提高，单片机智能化控制无疑是人们追求的目标之一，人们对单片机控制的要求越来越高。
为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计基于单片机控制技术和Proteus仿真技术的超声波测距电路设计，运用AT89C52单片机作为控制器，主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测电路、LCD显示电路和报警电路。
本设计详细分析超声波测距原理，给出超声波测距硬件设计和软件设计，并运用Proteus平台进行仿真测试达到预期效果，完成超声波测距电路的设计，这对超声波测距电路的应用具有参考借鉴作用。
关键字：超声波，测距，单片机，Proteus目录摘要 (I)目录 (II)1 绪论 (1)1.1单片机应用 (1)1.2超声波测距应用 (1)1.3本文主要研究内容 (2)2 超声波测距原理 (2)2.1 超声波基本理论 (2)2.1.1 超声波的传播速度 (2)2.1.2超声波的物理性质 (3)2.1.3 超声波对声场产生的作用 (5)2.1.4超声波传感器 (5)2.2 超声波测距方案 (6)3 硬件电路设计 (7)3.1系统总体设计方案 (7)3.2超声波发射电路设计 (8)3.3超声波接收电路设计 (8)3.4 单片机系统电路设计 (9)3.4.1复位电路 (9)3.4.2 时钟电路 (10)3.4.3 蜂鸣器电路 (10)3.4.4 温度测量电路 (11)3.4.5 液晶显示电路 (12)4 软件程序设计 (12)5 仿真系统设计 (14)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1 绪论1.1单片机应用单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。
它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。
从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。
中衡超声波测距电路【设计明细】(1.2)
超声波测距电路设计贾强天津现代职业技术学院 300350摘要：我们利用超声波特有的性质制造出了超声波传感器，超声波传感器在测量、控制技术中得到了广泛的应用。
超声波测距电路广泛用于物位（液位）高低测量、车辆倒车防撞报警、声纳系统等方面。
本文设计了两例超声波测距电路。
关键词：超声波测距、LM324、LM358、与非门一、前言超声波传感器一般采用压电元件制造，通常是把一块压电晶片做在金属片上或把两块压电晶片做在一起，压电晶片接收到超声波时产生振动而输出电信号。
它是利用压电效应的原理使电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换为超声波发射；而在收到回波的时候，则将超声波转换成电信号。
超声波传感器习惯上称为超声波换能器或超声波探头，通常有超声波发送器和超声波接收器两种，但有的超声波传感器既具有发送声波的作用，又具有接收声波的作用。
二、超声波测距电路设计（一）超声波测距电路之一1、元器件的选择（1）LM324LM324系列是由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器组成。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。
该四运算放大器可以工作在低到3V或者高至32V的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+(+)为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
（2）CD4011集成电路CD4011是一个包含4个与非门的CMOS电路，每个与非门有2个输入端一个输出端。
当两输入端有一个输入为0，输出就为0。
只有当输入均为1时，输出才为1。
2、电路设计图1 超声波测距电路（1）3、电路分析振荡，F3在图1所示的电路中，与非门F1、F2与超声波传感器构成40KHZ构成低频振荡，周期约为20ms，即每20ms打开一次与非门F4，F4输出一串40的脉冲串，脉冲串经过VT1、VT2脉冲放大后通过匹配变压器B驱动超声波KHZ发射/接收共用探头S2发射出超声波。
基于超声波模块的测距电路设计
基于超声波模块的测距电路设计基于超声波模块的测距电路设计超声波测距是近年来广泛应用的一种测量方式，其工作原理是利用超音波在空气中传播的速度来测量物体的距离。
本文针对基于超声波模块的测距电路设计进行探讨。
1. 原理及组成超声波测距的核心是超声波模块，其由发射器和接收器两部分构成。
发射器发送超声波脉冲，接收器接收回波，并计算出所测物体与超声波模块的距离。
2. 设计流程a. 确定所需探测距离和精度首先需要明确要测量的物体距离及其所需的精度，根据实际需求选择合适的超声波传感器。
b. 选择超声波模块根据探测距离和精度要求，选择频率和探测距离合适的超声波模块。
c. 选取适当的微控制器选择适当的微控制器来控制超声波模块的发射和接收，进行数据处理和显示。
d. 电路设计电路设计包括超声波模块驱动电路和数据处理电路两部分。
超声波模块驱动电路主要是为超声波模块提供所需的电压和电流，并确保超声波信号的稳定性。
数据处理电路则是为接收到的回波进行信号处理，计算物体与超声波模块的距离并进行显示。
3. 电路设计要点a. 超声波测距的工作频率通常在40kHz左右，因此驱动电路需要提供稳定的频率信号。
b. 超声波模块的工作电压为5V，在编写驱动程序时需要注意保护电路，避免电压过高造成损坏。
c. 选择合适的采样率和数据处理算法，确保测量的精度和稳定性。
4. 结论基于超声波模块的测距电路设计需要根据实际需求确定探测距离和精度，并选择合适的超声波模块和微控制器来实现。
电路设计过程中需要注意超声波模块的驱动电路和数据处理电路，确保测量的稳定性和精度。
教学项目10超声波测距系统设计
教学项目10超声波测距系统设计超声波测距系统是一种基于超声波传感技术，通过发送超声波脉冲并接收反射回来的超声波脉冲，从而测量目标物体与传感器之间的距离。
本教学项目旨在教授如何设计和实现一个简单的超声波测距系统。
以下是该项目的详细步骤：1.材料准备：- Arduino Uno控制板-超声波传感器模块（如HC-SR04）-面包板-杜邦线2.连接电路：- 将Arduino Uno控制板插入面包板，并让其稳固地固定在面包板上。
- 使用杜邦线将超声波传感器模块连接到Arduino Uno控制板上，确保正确连接，VCC与5V引脚相连，Trig与9引脚相连，Echo与10引脚相连，GND与GND引脚相连。
3.编写代码：- 打开Arduino开发环境，创建一个新的空白文件。
-编写代码以初始化引脚，并定义距离变量。
-编写一个函数来测量距离，该函数将使用超声波发送脉冲并接收回来的脉冲，并计算出目标物体与传感器之间的距离。
-在主循环中调用测量函数，并将测量结果打印到串行监视器中。
以下是一个示例代码：```c++const int trigPin = 9;const int echoPin = 10;void setupinMode(trigPin, OUTPUT);pinMode(echoPin, INPUT);Serial.begin(9600);void loolong duration, distance;digitalWrite(trigPin, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(trigPin, HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(trigPin, LOW);duration = pulseIn(echoPin, HIGH);distance = duration * 0.034 / 2;Serial.print("Distance: ");Serial.print(distance);Serial.println(" cm");delay(1000);```4.上传代码：- 将Arduino Uno控制板通过USB连接到电脑。
超声波测距电路系统的设计
课程设计——超声波测距电路系统的设计摘要：在分析超声波测距原理的基本上，提出设计测距仪的思路和所需考虑的问题，给出实现超声波测距方案的软、硬件设计系统框图。
关键词：超声波传感器；超声波；MCS-51；测距；SMC1602A液晶显示器。
一.引言由于超声波的指向性强，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。
超声测距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、在灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。
特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法高；而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。
二.设计要求1．设计并绘出超声波测距系统电器图；2．根据电路图进行电路连接与调试，编制相应程序，并显示相应的结果；3．整理所设计资料，提交设计报告。
三.超声波测距系统原理1．压电式超声波发生器原理超声波发生器即超声波换能器；它将其它形式的能量转换成超声波的能量（发射换能器来完成）和使超声波的能量转换成其它易于检测的能量（接收换能器来完成）。
一般是用电能和超声能量相互转换。
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。
本实验用到的是压电型超声波传感器。
压电型超声波传感器的工作原理：它是借助压电晶体的谐振来工作的，即陶瓷的压电效应。
其结构原理如下图（a）所示。
超声波传感器有两块压电晶片和一块共振板。
当它的两电极加脉冲信号（触发脉冲），若其频率等于晶片的固有频率时，压电晶片就会发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波。
相反，电极间未加电压，则当共振板接收到回波信号时，将压迫两压电晶片振动，从而将机械能转换为电信号，此时的传感器就成了超声波的接收器。
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超声波测距电路的实现方法Maozheng11.hexun.blog摘要：随着单片机、DSP、FPGA、CPLD技术的不断成熟，各种智能测量系统不断涌现，测距电路可以用在工业生产、医疗技术、日常生活中各个方面，典型的应用如汽车倒车告警、机器人的自动避障行走、工业上的液位、井深、管道长度等场合，本文在介绍超声波测距原理的基础上总结并讨论现有的几种电路设计方法，并提出增大测量距离及改善系统性能的实现方法。
关键词：超声波；测距；FPGA实现1超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,它是由与介质相接触的振荡源所引起的, 其频率在20KHz以上。
超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。
超声波在介质中传播时在不同介面上具有反射的特性,由于它有指向性强、方向性好、传播能量大、传播距离较远等特点,常用于测量物体的距离、厚度、液位等。
超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关,它在空气中的传播速度为340m/s。
发射一定频率的超声波,借助空气媒质传播,到达测量目标或障碍物后反射回来,其所经历的时间长短与超声波传播的路程的远近有关,测试传输时间可以得出距长。
利用超声波特性、单片机控制、电子计数相结合可以实现非接触式测距。
由于超声波检测迅速、方便、计算简单,且不受光线、电磁波、粉尘等的干扰,其测量精度较高。
常用于桥梁、涵洞、隧道的距离检测中。
2使用超声波和使用激光测距的比较：基于以上介绍的超声波的特点不难区分它们的各自的适用场合，激光测距主要用于远程，如测月球到地球距离，或远距离无障碍测距，而且成本要比用超声波大，因为光速为3×10^8M/S，而一般市场上的单片机最高频率在十几至几十兆，（本人接触的ARM最大30M）如果测量的距离在十米左右，那么假设单片机别的都不做只是计数，出射光将在大约0.033us后返回，要求单片机CLK为1/0.033MHz，也就是说30M时钟频率的单片机刚发出出射激光的命令，光就已经在它的下个CLK脉冲来到了，更别提计数了，即使使用频率很高的单片机或其他器件如FPGA等在精度上将不能满足需要（通常在收发间隔中得到的计数脉冲越多精度越高）。
但值得注意的是,超声波在空气中传播速度会随介质温度的升高而增大,气温每上升1 ℃,声波速度增加0. 6mPs。
所以在测量中要考虑温度变化的因素,进行温度补偿修正,减少测量误差。
另外超声波在传输距离稍大时衰减很大，精度也随之降低。
3超声波发生/接收器：为了研究和利用超声波,人们研究了多种超声波发生器,常用的超声波发生器可以分为二大类,一是用电气方式产生超声波,如压电式、磁致伸缩式超声波发生器;二是用机械方式产生超声波,有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同。
这里采用第一类的压电式超声波发生器,是利用压电晶体的电致伸缩现象,即压电效应。
常用的压电材料有石英晶体、压电陶瓷等。
在压电材料切片上施加一定频率的交变电压,当外加信号频率等于压电晶片的固有频率时,会产生电致伸缩振动,产生共振,并带动共振板振动,产生超声波。
超声波的频率越高,方向性越好,但频率太高,衰减也大,传播的距离越短。
考虑到实际工程测量要求,可以选用超声波的频率f = 40kHz ,波长λ = 0. 85cm。
超声波的接收是利用超声波发生器的逆效应(逆压电效应) 而进行工作的。
当一定频率的超声波作用到压电晶体片上时,使晶体伸缩,在晶体的两端面产生交变电荷,把电荷转换成电压, 再经放大输出,它的结构与发生器类似。
发送和接收可以由一个超声换能器承担，它是一种既可以把电能转化为声能、又可以把声能转化为电能的器件或装置。
换能器在电脉冲激励下可将电能转换为机械能，向外发送超声波；反之，当换能器处在接收状态时，它可将声能(机械能)转换为电能。
超声波发生/接收器的外形和通常的驻极体话筒差不多，如果发生接收是分开的两个在安装过程中要注意它们之间的距离大概在6—8CM否则过于靠近易产生干扰。
（可采用MA40LIS和MA40LIR）4超声测距原理：最常用的超声测距方法是回声探测法。
其工作原理是：使换能器向介质发射声脉冲，声波遇到被测物体(目标)后必有反射回来的声波(回波)作用于换能器上。
若已知介质的声速为c，第一个回波到达的时刻与发射脉冲时刻的时间差为t，那么即可按式s=ct／2计算换能器与目标之间的距离。
考虑到传感器的成本与安装的方便性，也可采用收发兼用型超声波探头，即实际距离d=s。
声波的速度c与温度T有关。
如果环境温度变化显著,则必须考虑温度补偿问题。
5系统设计：其中计时及LED译码、测温A/D转换等都可以由单片机的集成外围实现（LED驱动可采用动态扫描，要加三极管放大电流），因为在这里单片机在整个系统中的作用相对简单，所以如果考虑成本的话也可以不用单片机而改用一个十四位左右的计数器实现，如CD4060等，这样LED显示要配译码电路，A/D转换也要另加，而且制作好后可调试性较差，没有单片机灵活。
另外单片机如果改为FPGA则整个系统的频率又可提升很多，不过成本要高一些。
6单元电路实现：（1）接收放大电路如上图，采用两级放大，并采用“虚地”接法使运放正负极电流同时放大，是常用接法。
（2）检波电路，采用的是包络检波。
本人用EWB5.0模拟后数据如下：输出波形满足要求。
（3）整形电路：把运放接成比较器，工作在饱和方式。
其中Rb最好选择可变电阻，保证当要调整电路可测范围时比较电平可调，参考电平计算如下。
Vrf= ( Rb x Vcc )/( Ra + Rb )= ( 47K-ohm x 9V )/( 1M-ohm + 47K-ohm )=0.4V（4）信号保持：采用RS触发器接法，也可用D触发器。
（5）超声波发射驱动：这里采用CD4069（反相/驱动）来提高驱动的功率以使超声波发射信号足够大提高测量距离。
另外采用推拉式驱动也可以提高发射信号质量。
（6）显示驱动电路：充分利用单片机资源用来译码，驱动用三极管，采用动态扫描一方面充分利用单片机资源，另一方面可以减少功耗，还可以节省硬件资源。
（7）超声波测距系统的软件设计，由于超声发射传感器与超声接收传感器相隔很近，当发射超声波时，接收传感器会收到很强的干扰信号。
为防止系统的误测，在软件上采用延迟接收技术，来提高系统的抗干扰能力。
一旦按下起始键，即发送发射超声波的指令，同时单片机控制系统开始执行程序，完成对温度的采样、滤波，然后获得发送、接收超声波的时间间隔，最后计算出距离值。
7 误差分析（1）环境对测量的影响：声波传输速度与媒介的弹性模量和密度相关,因此,利用声速测量距离,就要考虑这些因素对声速影响。
在气体中,压强、温度、湿度等因素会引起密度变化,气体中声速主要受密度影响,液体的深度、温度等因素会引起密度变化,固体中弹性模量对声速影响较密度影响更大,一般超声波在固体中传播速度最快,液体次之,在气体中的传播速度最慢。
气体中声速受温度的影响最大。
声波扰动是机械的,声波在传播中带有机械能量,声能传播的途中逐渐转变成热,从而出现随距离而逐渐衰减的现象,称为声吸收。
声波的频率越高衰减得越厉害,传播距离也越短,在给定的频率下,衰减是湿度的函数。
（2）超声发送和接收：超声传感器等效为1 个电感器、2 个电容器和1 个电阻器串并联电路如图所示。
图中,左右两侧呈现容性,中间呈现感性,是一种典型高Q 值晶体振子特性。
在fS 和f P 处出现2 个阻抗最低点,因此,有2 个谐振峰。
发送传感器在串联谐振峰有最高灵敏度,接收传感器在并联谐振峰有最高灵敏度。
电路激励和接收频率要考虑在此谐振点工作,此外,由于通常需要大功率驱动,可考虑用谐振升压推动。
超声波发送应考虑因素有: 1，量程范围;2，目标距离和目标反射情况。
超声波频率高对探测较小目标有利,有效反射目标应大于至少10 个波长以上, 对于非垂直于发射波束的目标,大波束角的传感器通常可以获得更强的回波信号,而波束角越窄对于减小散射波的干扰越有利。
（3）回波测量的计时准确度：在室温下,空气中的声速是345 m/ s ,考虑反射式测量有2 倍路程,采用1 MHz 的计数频率测时,对应最小分辨力为0.172mm。
这种分辨力可以满足大多数工业测量场合。
（4）回波信号放大与整形：接收传感器的感应信号通常是mV 级,需要经过上百近千倍的增益放大,然后再整形。
采用调谐放大器比直接放大器虽然复杂,但可以获得更高的信噪比。
由于声波在传输过程中的吸收衰减和扩散损失,声强随目标距离增大而衰减,在量程范围内,最近目标和最远目标的回波幅度可能相差1 个数量级。
远目标回波信号幅度小、信噪比低,可能导致整形失败或者是越过门槛的时刻前后移动,这是影响大多数测距装置重复性和测量准确度的一个原因。
以40 kHz 声波频率为例,采用1 MHz 计数频率,若越过门槛的时刻前后移动仅仅2 个周期,就会产生50μs 误差,相应测距误差为0. 172 0 mm ×50 = 8. 6mm。
可考虑放大器采用AGC 自动增益控制,但仍然未能解决问题,因为AGC 电路(包括放大器本身)对信号的阶跃响应有滞后,瞬时跟踪性不佳,而回波信号恰恰是爆发性的。
由此不应该对近程的强回波信号和远程的弱回波信号采用同一个门槛电压,恒定的门槛阈值相对强信号偏低,本可以被压制的噪声信号不能压制。
而对弱信号而言,相对又太高,更容易被叠加的噪声信号误触发。
可采用的方法是专门产生一个随时间减小的阈值信号。
8 系统性能改善和增大测量距离讨论：硬件：（1）接收放大电路，可加入带通滤波或锁相放大（LM567）以尽可能减少干扰信号引起误触发，另外为防止发射信号直接进入接收端所以设置一定的延时。
锁相应用电路，调整在40KHZ上，但要考虑加入后对接收处理的延时，用软件调整。
另一方面可采用自动增益补偿技术,随着时间的增加, AGC的放大倍数呈指数规律变化,从而保证了超声波接收器波形的幅值不随测量距离的变化而大幅变化,使得每次在同一个波头触发计时电路,提高了系统测量准确度。
电路可以采用如下图所示或者采用单片AD603实现，在这里不具体讨论。
（2）发射驱动电路，为放大驱动脉冲可以再加入一级三极管放大电路，三极管要选用高频的如9018以减少放大后波形的失真；另一方面还可以根据超声波发生器的特点合理设计阻抗匹配，功放效率和机电转换效率；为此可采用脉冲变压器，脉冲变压器是超声换能器驱动电路中最重要的器件，它的用途是升高脉冲电压信号，并使功率放大器的输出阻抗与换能器的负载阻抗匹配。
一般脉冲变压器以变压器的功率、原副边电压信号的幅值确定变压器的尺寸和变比；而超声换能器驱动用变压器则主要以功率和原副边电感及阻抗匹配确定变压器的尺寸和变比。