基于超声波气体传感器的飞行时间测量系统

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超声波氧气传感器原理

超声波氧气传感器原理
超声波氧气传感器是一种用于测量氧气含量的新型传感器。

它利用超声波技术在液体或气体中测量氧气的含量，并可以显示出实时氧气含量的结果。

原理：超声波氧气传感器通过激发声音，在液体或气体中传播，然后检测其回波。

根据声音在不同物质中的传播速度的差异，可以准确测量不同物质的浓度。

当声音在气体中传播时，会受到氧气的存在而受到抑制，因此，当测量气体中氧气含量时，会发现回波信号弱化。

通过测量回波信号的强弱，可以计算出气体中氧气的含量。

基于ARM9的超声波气体流量计

用于ＵＢ通信Ｓ用于历史记录及存储
人机接口
这里采用脉冲群触发方式，冲群信号由￥ｃ４０产生，脉３２４
由于超声波触发过程为每个上升沿触发，以为了得到群脉冲所
１个ＳＤ卡接口ＬＤ和触摸屏接口Ｃ１Ｍ有源时钟２
的上升沿部分，串入了电阻与电容构成的微分器，中Ｒ这里其Ｃ
中图分类号：Ｐ１ＴＳ４文献标识码：Ａ文章编号：０２—１４（０２Ｏ０３０１０８１２１）１— ０２— ２
ＵｌａｏｉｓＦｏｔｓｎｃＧａｌｗｍｅｅｓｄｏｒｔｒＢａｅｎＡＲＭ９
Ｌｎ，ＨＯＭｉ－ａＩＭｉｇＺＵｎｌｎ
逆流传播时间为：
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图２超声波气体流量计总框图
然后在给定时间内可计算出流体流过的体积，过测量再通
管道内气体的温度和压力转换为标准气压下的提体积流量。
２系统方案与硬件设计２１总体设计．
设计中的超声波探头为发射／接收型传感器，声波发射超与接收的功能切换由发射／接收切换电路完成，当Ａ处于发即射状态时，于接收状态，Ｂ处两探头分别连入发射、接收电路，接收到的超声波信号经前置放大滤波处理。由于管道内气体

气体超声波流量计的相关技术参数

气体超声波流量计的相关技术参数
气体超声波流量计是一种测量气体流量的设备，它采用超声波传感器对流体流速进行测量。

本文将对气体超声波流量计的相关技术参数进行介绍。

流量范围
气体超声波流量计的流量范围通常从1m/s至100m/s，最大流量可以达到2500m3/h。

温度范围
气体超声波流量计的温度范围一般为-30°C至+200°C，但不同型号的气体超声波流量计的温度范围也有所区别。

压力范围
气体超声波流量计的压力范围一般为0.6MPa至10MPa，但不同型号的气体超声波流量计的压力范围也有所区别。

精度
气体超声波流量计的精度通常为0.5%~1%。

漏率
气体超声波流量计的漏率一般小于0.1%。

重复性
气体超声波流量计的重复性一般为0.2%。

响应时间
气体超声波流量计的响应时间一般小于0.5s。

输出信号
气体超声波流量计的输出信号可以是模拟信号（420mA
10V）或数字信号
或0
（RS485或HART）。

功耗
气体超声波流量计的功耗通常为1~5W。

在线检测和诊断
气体超声波流量计通常具有在线检测和诊断功能，可以通过检测传感器状态、电路状态等信息来实现问题的快速诊断。

适用性
气体超声波流量计适用于压力、温度、粘度和密度变化较大的气体流量测量。

结论
气体超声波流量计是一种精度高、重复性好、响应速度快、功耗低的气体流量测量设备。

其适用范围广泛，可用于许多不同类型的气体流量测量。

传感器原理及应用

传感器原理及应用传感器是一种能够将物理量转换为电信号的设备，其原理是通过感知周围环境中的变化，从而能够实现对物体、气体等的检测、测量和控制。

传感器广泛应用于各个领域，比如工业自动化、交通运输、环境监测、医疗健康等。

本文将着重介绍传感器的原理和应用。

传感器的原理主要基于以下几种方法。

一、电阻变化原理传感器通过测量电阻的变化来感知环境的变化。

例如，温度传感器可以通过测量电阻的变化来获取环境的温度。

当温度发生变化时，电阻值也会相应变化，通过测量电阻的变化就可以推算出温度的变化。

这种原理同样适用于光电传感器、湿度传感器等。

二、压力变化原理传感器通过测量被测物体所受到的压力变化来获取物体的信息。

例如，压力传感器可以通过测量被测物体所受到的压力变化来获得力的大小。

当外力作用于被测物体时，被测物体产生变形，压力传感器就可以通过测量被测物体的变形程度来获得力的大小。

三、电磁感应原理传感器通过电磁感应原理来感知环境的变化。

例如，磁力传感器可以通过感应磁场的强度来检测磁场的变化。

当磁场发生变化时，磁力传感器感应到的磁场强度也会相应变化，通过测量感应到的磁场强度的变化就可以推算出磁场的变化。

四、声波传播原理传感器利用声波的传播特性来感知环境的变化。

例如，超声波传感器可以通过发射超声波，并接收回波来获得物体与传感器之间的距离。

物体与传感器之间的距离越远，回波所需时间就越长，通过测量回波的时间就可以推算出物体与传感器之间的距离。

传感器在各个领域有广泛的应用。

在工业自动化领域，传感器用于监测和测量生产过程中的各种参数。

例如，温度传感器和压力传感器被广泛应用于化工、冶金等行业，用于监测和控制工艺中的温度和压力，从而确保生产过程的安全和质量。

在交通运输领域，传感器被用于实现智能交通系统。

例如，车辆探测器可以通过感应车辆经过的时间和速度，来获取道路上的交通流量和车速信息，为交通管理提供参考依据，提高道路利用效率。

在环境监测领域，传感器被用于监测大气污染、水质污染等环境因素。

超声波探视态势感知系统ts_3

超声波探视态势感知系统ts_31、超声波距离传感器技术的应用超声波传感器包括三个部分：超声换能器、处理单元和输出级。

首先处理单元对超声换能器加以电压激励，其受激后以脉冲形式发出超声波，接着超声换能器转入接受状态，处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析，判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。

如果是，就测量超声波的行程时间，根据测量的时间换算为行程，除以2，即为反射超声波的物体距离。

把超声波探视态势感知系统安装在合适的位置，对准被测物变化方向发射超声波，就可测量物体表面与传感器的距离。

超声波探视态势感知系统有发送器和接收器，但一个超声波探视态势感知系统也可具有发送和接收声波的双重作用。

超声波探视态势感知系统是利用压电效应的原理将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，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。

2、超声波探视态势感知系统在医学上的应用超声波在医学上的应用主要是诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。

超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。

3、超声波探视态势感知系统在测量液位的应用超声波测量液位的基本原理是：由超声探头发出的超声脉冲信号，在气体中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间，即可换算出距离或液位高度。

超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点：（1）无任何机械传动部件，也不接触被测液体，属于非接触式测量，不怕电磁干扰，不怕酸碱等强腐蚀性液体等，因此性能稳定、可靠性高、寿命长；（2）其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。

4、超声波探视态势感知系统在测距系统中的应用超声测距大致有以下方法：①取输出脉冲的平均值电压，该电压（其幅值基本固定）与距离成正比，测量电压即可测得距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测距离为S=1/2vt。

超声波流速测量系统研究技术报告

超声波速度测量系统技术报告1导言1.1研究背景和意义超声波被用来测量流体流量已经有几十年了。

1928年，法国人于滕成功研制出世界上第一台超声波流量计。

而时差式超声波流量计为了使超声波流量计具有一定的精度，对时间测量要求相当高的测量精度，这在当时是很难实现的。

1955年，美国研制成功声学循环法迈克松流量计，用于测量航空燃油的流量。

50年代末，超声波流量计从理论研究阶段进入工业应用阶段。

但是电子电路太复杂，无法占据稳固的地位。

80年代中后期，单片机技术的应用使超声波流量计向高性能、智能化方向发展。

由于采用单片机作为中央处理单元，该系统不仅能进行复杂的数学运算和数据处理，还能进一步提高超声波流量计的测量精度。

此外，还可以设计友好的人机界面，使系统具有参数设置、自动检错调试等辅助功能，极大地方便了用户的操作和使用。

单片机在超声波流量计中的应用，是超声波流量计真正进入工业测量领域。

1.2超声波流量计的现状近10年来，基于高速数字信号处理技术和微处理器技术的进步，新型探头材料和技术的研究，以及通道结构和流动力学的研究，超声波流量测量技术取得了长足的进步，显示出强大的技术优势，形成了快速发展的势头。

其巨大的潜在生命力是显而易见的。

在国外，以美国Controlotron公司和Ploysonics公司为代表的产品多采用数字信号处理技术，如“同步调制”和FFT技术。

他们广泛采用以DSP为核心的数字处理电路，可以更快更实时地处理超声信号，同时可以实现一些复杂的算法。

例如，Ploysonics公司的DDF3088是新一代全数字便携式多普勒流量计。

它采用数字滤波和数字频谱分析技术，能自动识别多普勒信号和噪声信号，抗干扰能力强。

采用高分辨率液晶显示器，可现场进行多普勒分析。

在测量方法上，有的采用改进的时差法消除温度对速度的影响，时差法和多普勒法的结合，如Controlotron公司开发的480超声波流量计，使产品的适用性更强。

超声波传感器课件

v cos
−
c
+
L
v cos
=
2Lv cos
c2 − v2 cos2
（8-18）
• 由于 c v，故上式可近似为 2Lv cos c2
则流体的平均速度为
v c2 2L cos
（8-19）（8-20）
相位法测流量以测相位角代替时差法测时间，提高了测量精度。
但同样由于超声波在流体中的传播速度受温度影响将会产生一定的测量误差。
波，不会产生横波和表面波。
8.2 超声波传感器
•
利用超声波在超声场中的物理特性
和各种效应而制成的装置称为超声波传感
器，又称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器可以实现声能和电能的互换
。以超声波作为检测技术手段，必须要产
生超声波和接收超声波。
•
超声波传感器按其工作原理，可分
为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中
对于单个超声探头而言，超声波从发射到液面，又从液
面发射到探头的时间间隔为 t = 2h • 式中，h—探头到液面的距离； v
（8-6）
v—超声波在介质中的传播速度。
则
h = v t 2
（8-7）
对于两个超声探头而言，超声波从发射到被接收经过的路程
为，而
s = v t 2
（8-8）
则液位的高度为 h = s2 − a2
的在（1～4）×103dB/mm之间。
• 3 超声波的波形转换
•
当超声波以某一角度入射到第二介质（固体）的界
面上，除有纵波的反射和折射外，还有横波的反射和折射
，如图8-3所示。在一定的条件下，还能产生表面波。
L
1
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毕业论文-基于STC89C52单片机的超声波测距报警系统设计

基于STC89C52单片机的超声波测距报警系统设计目录摘要 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。

1 绪论 (3)1.1 项目研究背景及意义 (3)2 总体设计方案及论证 (3)2.1 总体方案设计 (3)3 硬件实现及单元电路设计 (4)3.1 主控制模块 (4)3.2 电源设计 (5)3.3 超声波测试模块 (5)3.3.1 超声波的特性 (6)3.3.2 超声波换能器 (7)3.4 超声波传感器原理 (8)3.5 测距分析 (12)3.6 时钟电路的设计 (13)3.7 复位电路的设计 (14)3.8 声音报警电路的设计 (14)3.9 显示模块 (15)4 软件设计 (15)4.1 主程序工作流程图 (15)5 总结 (18)6 参考文献 (19)附录 (20)附件1：原理图 (21)附件2：程序 (22)附件3：元件清单 (31)附件4：实物图 (32)基于STC89C52单片机的超声波测距报警系统设计[摘要]STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。

本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。

关键词：超声波传感器 STC89C52Design of ultrasonic distance measurement and alarm system based on single chip microcomputer[Abstract] STC is one of the most widely used STC89C52 series microcontroller, in the field of automatic control has a high value, its ease of use and multi-function by the majority of electronic design enthusiasts. This design is mainly to use STC89C52 microcontroller, ultrasonic sensor range alarm system of production, to STC89C52 as the main control chip, using ultrasonic wave to detect the distance, the distance to the object in front detected, then SCM processing, and set alarm distance values are compared and judged, when the measured distance is less than the set value of STC89C52 issued a directive control buzzer alarm.Key words: ultrasonic sensor STC89C521 绪论1.1 项目研究背景及意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。

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ｃａｎｒｅａｃｈｆｓｌｅｖｅｌ，ａｎｄｔｈｅｓｉｎ＃ｅｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎＣｎａｒｅａｃｈａｆｅｗｎｓ．ｈｅＴｓｙｓｔｅｍＣｎａｏｂｔａｉｎｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｉｍｅ — ｏｆ－ｌｆｉｇｈｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｂｉ — ｅｃｈｏｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｉｇｉｔａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｗａｖｅｇａｓｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
ＣＵＩＹｕａｎ — ｙｕａｎ，ＷＡＮＧＢｏ — ｘｉｏｎｇ，ＬＩＵＪｉａｎ — ｎａｎ，ＬＩＷｅｉ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ
ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄＭｅｃｈａｎｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
关键词：超声波；飞行时间；希尔伯特变换；数字相关中图分类号：ＴＰ２１２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１３）０６－００９８－０３
Ｔｉｍｅ — ｏｆ－ｌｉｆｇｈｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ
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传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１３年第３２卷第６期
基于超声波气体传感器的飞行时间测量系统
ａｎｄｂｕｉｌｔ．Ｂｉ — ｅｃｈｏｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｉｂｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｌａｙｏｆｓｅｎｓｏｒａｎｄｏｂｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎｌａｆｏｒｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔ．
Ｔａｋｅｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｗｏ — ｌａｙｅｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎｌａａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｉｇｎｌａａｓｃｏａｒｓｅ
崔园园，王伯雄，柳建楠，李伟
（清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室。北京１０００８４）摘要：提出并搭建了一种基于双向回波法和数字相关法的超声波飞行时间测量系统。利用双向回波法
标定传感器的电路延迟，获取测量时所用的参考信号。以参考信号和接收信号之间二重相关函数的最大值处作为粗糙定位点，在其附近对经希尔伯特变换后的函数进行线性插值，获取过零点作为最终的时间测量值。系统的标定精度能达到ｆｓ级，单次测量精度能够达到几纳秒至几十纳秒。该系统的优势是能够以低配模式获得高精度且可信赖的飞行时间测量结果，可应用于距离、流量和风速测量等领域。
ｌｏｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔ，ｂｙｌｉｎｅｒａｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｎｇｔｈｅＨｉｌｂｅｒｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｆｕｎｃｔｉｏｎａｒｏｕｎｄｔｈｉｓｃｏａｒｓｅｌｏｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔ，ｔｈｅｚｅｒｏ — ｃｒｏｓｓｉｎｇｐｏｉｎｔｉｓａｃｑｕｉｒｅｄｔｏｂｅｔｈｅｉｎｆａｌｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｏｆｔｉｍｅ — ｏｆ－ｌｆｉｇｈｔ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ