超声波传感器电路图合辑1
超声波传感器.ppt
9.1 超声波及其性质
◆图9-4所示即为超声波在各类介质中的衰减情形， 读者在图中将会发现频率愈低的超声波衰减愈 小。
图9-4 超声波的衰减
9.1.5 超声波的指向性
9.1.5 超声波的指向性
如图9-5所示，使一个半径为R的圆 板波源呈活塞状振动，发射出具有
λ波长的超声波，则其指向角θ可以 表示为sinθ=λ／R。
9.1 超声波及其性质
9.1.1 超声波的频率范围
人听到响声是由于乐器的振动，经过周围 的空气，传送到人耳，振动耳膜，使听觉神经 感受到响声。 ◆音的高低取决于振动数的多少，音的强弱取决 于振幅的大小。一般人耳可听见的声波数范围 为16Hz—20KHz，但此频率范围的界限与音的 强度或个人听觉有关系，所以一般人耳的感音 范围大致可绘成如果9-1所示的关系图。
Siren
振动子
水晶 Rochelle盐
ADP
钛酸钡 锆酸钛酸铅
镍 AF合金 Ferrite
发生周期数K Hz
20—30000 0.2—1000 0.2—1000
介质
气体，液体， 固体
液体，固体 液体，固体
10—10000 液体，固体
10-100
气体，液体， 固体
5—50 2—100 0.2—250
9.1.2超声波的种类
◆超声波的发射方式不同，造成了超声波种类的不同，大致上可
分
为五类，如图所示，图（a）的纵波
（Longitudinal Wave）又称压缩波
（Compression Wave），介质粒子的振
动与波的进行方向一致，专供强力超
声波的运用。
图(b)为纵波，比起图(a)的纵波，波速 慢了许多，主要是因为此类纵波是在 直径较小的棒中传输。
超声波传感器详解PPT课件
振荡器产生的高频电压通过耦合电容CP供给超声波振子MA40S2S。CC4049的
H1和H2产生与超声波频率相对应的高频电压信号， H3～H6进行功率放大，再
经过耦合电容CP
MA40S2S。超声波振子若长时间加直流电
压，会使传感器特性明显变差， 因此，一般用交流电压通过耦合电容CP 供
b超声波在空气中传播2a2a19第7章超声波传感器20液位测量储油罐分选第7章超声波传感器21超声波液位计第7章超声波传感器22mdarse型室外保安机器人多个超声波传感器组成线阵或面阵形成多传感器第7章超声波传感器23为计数或安全目的进行人员探测第7章超声波传感器24堆置高度控制厚度测量第7章超声波传感器25脉冲回波法检测厚度工作原理超声波测厚第7章超声波传感器图910超声波测厚1双晶直探头2引线电缆3入射波4反射波5试件6测厚显示器图是超声波测厚示意图
α——衰减系数，单位为Np/cm（奈培/厘米）。
声波衰减原因： 扩散衰减：随声波传播距离增加而引起声能的减弱。 散射衰减：超声波在介质中传播时，固体介质中颗粒界面或流体介质中悬浮
粒子使声波产生散射，一部分声能不再沿原来传播方向运动，而 形成散射。 吸收衰减：由于介质粘滞性，使超声波在介质中传播时造成质点间的内摩 擦，从而使一部分声能转换为热能，通过热传导进行热交换，导 致声能的损耗。
第7章 超声波传感器
超声波液位计
第20页/共40页
第7章 超声波传感器 多个超声波传感器组成线阵或面阵形成多传感器
MDARS-E型室外保安机器人
第21页/共40页
第7章 超声波传感器
为计数或安全目的，进行人员探测
第22页/共40页
第7章 超声波传感器 堆置高度控制
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。
传感器课件-压电式传感器与超声波传感器
（ 3 ） 铌 镁 酸 铅 Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 压 电 陶 瓷 （PMN）
具有较高的压电系数，在压力大至700kg/cm2仍能 继续工作，可作为高温下的力传感器。
返回
上一页
下一页
18
返回
上一页
下一页
20
1. 压电元件的等效电路
压电传感器在受外力作用时，在两个电极 表面将要聚集电荷，且电荷量相等，极性相 反。这时它相当于一个以压电材料为电介质 的电容器，其电容量为
Ca
r0S
ε0为真空介电常数；ε为压电材料的相对介电常数； δ为压电元件的厚度；S为压电元件极板面积。
21
Ca
s
h
r0s
h
返回
上一页
下一页
U Q Ca
22
压电式传感器的等效电路
(a)等效为一个电荷源Q与一个电容Ca并联的电路 (b) 等效成一个电源U = Q/Ca 和一个电容Ca的串联电路
返回
上一页
下一页
23
两个压电片的联结方式
（a） “并联”，Q’=2Q，U’=U，C’=2C 并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大， 适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的地方， （b） “串联” Q’=Q，U’=2U，C’=C/2 而串联接法输出电压大，本身电容小。 适宜用于以电压作输出信号，且测量电路输入阻抗很高的地方。
（1+K）Cf>>（Ca+Cc+Ci）
返回
上一页
下一页
35
电荷放大器能将压电传感器输出的电荷
转换为电压（Q/U转换器），但并无放大 电荷的作用，只是一种习惯叫法。
超声波电路设计指导
超声波电路设计指导1．超声波发射电路τ图1 发射电路T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管U1 IR4426 电源电压用12V注1：若使用IR4427，当注意其输入输出波形不反相，故须正脉冲输入。
注2：U1极忌长时间导通。
在U1与T之间可以插入限流电阻保护U1，电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在正常工作状态，U1只在极短时内导通，即使无限流电阻也不致损坏。
R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充放电时间可越长，R1可以越大。
建议设法取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。
C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容RL 510Ω简要工作原理如下：当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。
一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。
当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。
超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。
图2 超声波传感器上信号波形示意2．超声波接收电路限幅限幅放大检波后级放大比较或1N60图3 接收电路图3中：（1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。
（2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF；也不宜太小，否则信号损耗会比较大。
（3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。
（4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。
可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。
3．脉冲间隔测量电路请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。
4．声波传导耦合剂实验中，使用超声波传感器探头探测实验样块。
样块与探头的接触面、多个样块层叠时样块之间的接触面，可能因不平整而有空气间隙，影响声波传导，带来较严重的界面衰耗，故建议实验中使用清水在接触面涂抹填充，作为耦合剂，并压实接触面，减小声波传导损耗。
超声波,发生电路分析
超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。
超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。
超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。
本文设计的数字式超声波测距仪通过对超声波往返时间内输入到计数器特定频率的时钟脉冲进行计数，进而显示对应的测量距离。
一．超声波发生电路图1为超声波发生电路。
双定时器EN556(U2b)组成单稳态触发器。
R6和C6构成微分电路，其作用是：当按键S2按下时，低电平变成正负尖顶脉冲，经过VD1得到负尖顶脉冲，触发单稳态触发器翻转。
单稳态翻转输出的高电平持续约1ms，即tw≈1．1R5C5≈1ms。
EN556(U2n)组成多谐振荡器，振荡频率f1=1／T1≈1／{0．7[(R1+R2)+2(R3+R4)]C3≈40kHz。
该振荡器振荡受单稳态触发器输出电平控制。
当单稳态触发器输出高电平时，多谐振荡器产生振荡，EN556的引脚5输出约40个频率为40kHz、占空比约50％的矩形脉冲。
考虑到多谐振荡器起振阶段不稳定，因此设计输m脉冲数较多。
若输出脉冲数太少，则发射强度小，测量距离短。
但脉冲数过多，发射持续时间长，在距离被测物较近时，脉冲串尚未发射完，这样导致先发射出的脉冲产生的回波将到达接收端，影响测距结果，造成测距盲区增大。
74HC04(U1)的U1a~U1e组成超声波脉冲驱动电路，可提高驱动超声波发送传感器的脉冲电压幅值，有效进行电／声转换，增强发射超声波的能力，增大测量距离。
40kHz脉冲串的一路经U1a反相，再经由U1b和U1e并联的反相器反相；其另一路经南U1c和U1d并联的反相器反相。
图1超声波发生电路这样，施加在超声波发送传感器两端上的2路脉冲电压相位相反，使超声波发送传感器两端上的脉冲电压峰一峰值提升近电源电压的2倍，输出功率提高4倍。
通用型超声波发射接收传感器电路图
/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器电路图
T/R-40系列超声波传感器是利用压电效应工作的传感器，通常我们又称之为换能器。
此类传感器最适用于防盗报警和遥控使用。
T/R-40-XX系列超声波传感器外形、尺寸及电路符号
分立元件构成的超声波发射电路T/R-40-16便可发射出一串40kHz的超声波信号。
此电路工作电压9V，工作电流25mA，控制距离可达8m。
555构成的超声波发射电路从555的3脚输出的40kHz的振荡脉冲驱动T-40-16工作，使之发射出40kHz 的超声波信号。
电路工作电压为9V，工作电流为40～45mA,控制距离大于8m。
双稳态超声波接收电路
通用型超声波接收电路。
6.10超声波传感器发送与接收电路设计
安康学院学年论文﹙设计﹚题目超声波传感器发送与接收电路设计学生姓名王洋学号2010222304所在院(系)电子与信息工程系专业班级电子信息工程1班指导教师张兴辉2012 年 6月 13日超声波传感器发送与接收电路设计王洋（安康学院电子与信息工程系电子信息工程10级，陕西安康725000）指导教师：张兴辉【摘要】随着科学技术的快速发展，超声波在科学技术中的应用越来越广，本设计主要对超声波传感器的发送与接收电路进行了理论分析设计。
由于超声波具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点，因而它可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车及机器人等。
【关键字】超声波、传感器、电路设计Ultrasonic Sensor to Send and Receive Circuit DesignAuthor: Wang Yang（Grade 10,Class 1,Major Electronic and Information Engineering，Electronic and Information Engineering Dept.，Ankang University，Ankang 725000，Shaanxi）Directed by Zhang XinghuiAbstract：With the rapid development of science and technology, ultrasonic applications in science and technology are more and more wide, the main design of the ultrasonic sensors for sending and receiving circuit are analyzed design. Because ultrasound with high frequency, short wavelength and the diffraction are small, especially the good direction, can be a ray and directional propagation characteristics, so it can be widely used in industrial production, medical examination, daily life, unmanned aerial vehicles, automatic work scene of automatic guided vehicle and robot.Key words：Ultrasonic, transducer, circuit design1 超声波传感器的概述以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
超声波传感器(sense)调理电路(设计及仿真)
超声波传感器（sense）调理电路（设计及仿真）超声波指向性强、能量衰减慢、传播距离较远，而且不易受光照、电磁波等外界因素影响，其回波容易被检测出来，由于超声波具有这样的特性，它广泛被用于现代工业成产过程中，例如液位的测量、煤层的测厚、机器人定位、辅助视觉系统井深及管道长度测量等方面。
超声波测距是一种非接触式的检测方式，对于处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下被测物的测试有一定的适应能力。
1.1超声波测距原理与实践技术1.1.1超声波测距原理利用超声波测距是立足于声速在既定的均匀媒质里的传播速度是一定的，它不随声波频率变化由声波传播于A、B两地的时间来计算AB的距离，用下式表示（式中为待测两地的距离，为超声波在空气中的速度，为超声波由A地传播到B地所经历的时间）测距误差的计算公式为：其中——测距误差——声波传播速度——测量时间的误差——声速误差例如，若要求测距误差小于0.01米，已知声速=344米秒（室温），忽略声速误差，那么测量时间的误差秒，显然，欲直接用秒表测量时间，准确到十万分之三秒是做不到的。
因此，实现声波测距须避开直接测量时间的方法，才能够获得实用的数据。
1.1.2实践技术——利用脉冲计数实现精确时间测量这种方法实际上是设立与声速相关的脉冲电信号，输入计数器。
例如：设立频率为34.4kHz 的脉冲信号，而每个脉冲时间为1/34400秒（假定声速为344米/秒）。
显然，这样每一个脉冲同时拥有了时间特性和“等效短标尺”长度的特性，即，式中：——等效于声波标准尺度——声波传播速度——调制的脉冲频率如图1.1.2所示，欲测量A、B两点的间距，用超声波由A——B。
此时，同时记录脉冲数，当在B地接收到超声波时，用超声波转换成电讯号，把记录脉冲数的计数门关闭。
由计数器所记录的脉冲数N就可算出用“等效标准尺”计量A——B之间的距离。
顾及S长度以及超声波超声波测距基本算式得那么利用记录脉冲N获得时间，其测量不确定度可表示为：若记录脉冲计数的准确度为个脉冲，用34.4kHz频率的脉冲，此时秒，由于每个脉冲相当于344/34400=0.01米，这样，可由显示器上直接显示出A、B间距。
超声波传感器(电路图和程序)
用2051做超声波测距的源程序和电路图贴子发表于：2008/11/3 17:58:04一个从别的网站上下的,用2051做超声波测距的源程序和电路图当中这一句 P1=~buffer ; //显示数据送P1口改为 P1= buffer ; //显示数据送P1口就能在Keil 中编译通过,但是烧进单片机后,三位数码管显示是一样的. 请问是什么原因? 如果不改这一句,在Keil 中编译就不能通过!!源程序要怎么样改才能正常???我的邮箱是: baiyni888@ 万分感谢!!!!!!下面是有问题的源程序:此主题相关图片如下：#include <REG2051.H>#define k1 P3_4#define csbout P3_5 //超声波发送#define csbint P3_7 //超声波接收#define csbc=0.034#define bg P3_3unsigned char csbds,opto,digit,buffer[3],xm1,xm2,xm0,key,jpjs;//显示标识unsigned char convert[10]={0x3F,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0~9段码unsigned int s,t,i, xx,j,sj1,sj2,sj3,mqs,sx1;bit cl;void csbcj();void delay(j); //延时函数void scanLED(); //显示函数void timeToBuffer(); //显示转换函数void keyscan();void k1cl();void k2cl();void k3cl();void k4cl();void offmsd();void main() //主函数{EA=1; //开中断TMOD=0x11; //设定时器0为计数，设定时器1定时ET0=1; //定时器0中断允许ET1=1; //定时器1中断允许TH0=0x00;TL0=0x00;TH1=0x9E;TL1=0x57;csbds=0;csbint=1;csbout=1;cl=0;opto=0xff;jpjs=0;sj1=45;sj2=200;sj3=400;k4cl();TR1=1;while(1){keyscan();if(jpjs <1){csbcj();if(s> sj3){buffer[2]=0x76;buffer[1]=0x76;buffer[0]=0x76;}else if(s <sj1){buffer[2]=0x40;buffer[1]=0x40;buffer[0]=0x40;}else timeToBuffer();}else timeToBuffer(); //将值转换成LED段码 offmsd();scanLED(); //显示函数if(s <sj2)bg=0;bg=1;}}void scanLED() //显示功能模块{digit=0x04;for( i=0; i <3; i++) //3位数显示{P3=~digit&opto; //依次显示各位数P1=~buffer; //显示数据送P1口delay(20); //延时处理P1=0xff; //P1口置高电平（关闭）if((P3&0x10)==0) //判断3位是否显示完key=0;digit> > =1; //循环右移1位}}void timeToBuffer() //转换段码功能模块{xm0=s/100;xm1=(s-100*xm0)/10;xm2=s-100*xm0-10*xm1;buffer[2]=convert[xm2];buffer[1]=convert[xm1];buffer[0]=convert[xm0];}void delay(i){while(--i);}void timer1int (void) interrupt 3 using 2{TH1=0x9E;TL1=0x57;csbds++;if(csbds> =40){csbds=0;cl=1;}}void csbcj(){if(cl==1){TR1=0;TH0=0x00;TL0=0x00;i=10;while(i--){csbout=!csbout;}TR0=1;i=mqs; //盲区while(i--){}i=0;while(csbint){i++;if(i> =2450) //上限值csbint=0;}TR0=0;TH1=0x9E;TL1=0x57;t=TH0;t=t*256+TL0;s=t*csbc/2;TR1=1;cl=0;}}void keyscan() //健盘处理函数{xx=0;if(k1!=1) // 判断开关是否按下{delay(400); //延时去抖动if(k1!=1) // 判断开关是否按下 {while(!k1){delay(30);xx++;}if(xx> 2000){jpjs++;if(jpjs> 4)jpjs=0;}xx=0;switch(jpjs){case 1: k1cl();break; case 2: k2cl();break;case 3: k3cl();break;case 4: k4cl();break;}}}}void k1cl(){sj1=sj1+5;if(sj1> 100)sj1=30;s=sj1;}void k2cl(){sj2=sj2+5;if(sj2> 500)sj2=40;s=sj2;}void k3cl(){sj3=sj3+10;if(sj3> 500)sj3=100;s=sj3;}void k4cl(){sx1=sj1-1;sx1=sx1/csbc;mqs=sx1/4.5;}void offmsd() {if (buffer[0] == 0x3f) buffer[0] = 0x00;}。
- 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)。
超声波传感器电路图合辑1
一．掌声开关电路 (1)
二．声控录音电路 (2)
三．声控接通电路 (3)
四．哨声控制电路 (4)
五．对讲机说话时自动关闭收音系统电路 (5)
六．声控FM发射器电路图1 (6)
七．AE传感器实用电路图 (7)
八．采用MOS时基电路和功率MOS晶体管的超声波发射器电路 (7)
九．自动调整电路实例电路图 (8)
十．自动调整电路的变化方法电路图 (8)
五．
．对讲机说
说
话时自
动关闭收
收
音系统电
电路
六．
．声控FM M发射器电路图1
七．
八．
．AE 传感．采用
M 感器实用电OS
时基电电路图
电路和功率率MOS
晶
体管的超超
声波发射射
器电路
路
九．
十．．自动调整
．自动调整整电路实
整电路的实例电路图
的变化方法图
法电路图。