【正文】 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )外文資料翻譯 系 （院）： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： United States Patent 5442592 (用外文寫 ) 附 件： ；。 指導(dǎo)教師評語： 所選內(nèi)容與課題相關(guān)，對課題設(shè)計參考具有一定價值；翻譯具有一定難度，工作量適中；譯文基本正確，語句通順，但也存在部分錯誤。 總體評價：良 簽名： 2021 年 3 月 15 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。附件 1：外文資料翻譯譯文 超聲波測距儀 文件類型和數(shù)目：美國專利 5442592 摘要：提出了一種可以抵消溫度的影響和濕度的變化的新型超聲波測距儀，包括測量單元和參考資料。在每一個單位，重復(fù)的一系列脈沖的產(chǎn)生，每有一個重復(fù)率，直接關(guān)系到各自之間的距離，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。該脈沖序列提供給各自的計數(shù)器，計數(shù)器的產(chǎn)出的比率，是用來確定被測量的距離。 出版日期： 1995 年 8月 15日 主審查員：羅保 .伊恩 j. 一、背景發(fā)明 本發(fā)明涉及到儀器的測量距離，最主要的是，這種儀器，其中兩點之間傳輸超聲波。 精密機(jī)床必須校準(zhǔn)。在過去，這已經(jīng)利用機(jī)械設(shè)備來完成，如卡鉗，微米尺等。不過，使用這種裝置并不利于本身的自動化技術(shù)發(fā)展。據(jù)了解，兩點之間的距離可以通過測量兩點之間的行波傳播時間的決定。這樣的一個波浪型是一種超聲波，或聲波。當(dāng)超聲波在兩點之間通過時，兩點之間的距離可以由波的速度乘以測量得到的在分離的兩點中波中轉(zhuǎn)的時間。因此，本發(fā)明提供儀器利用超聲波來精確測量兩點之間的距離對象 。 當(dāng)任意兩點之間的介質(zhì)是空氣時，聲音的速度取決于溫度和空氣的相對濕度。因此，它是進(jìn)一步的研究對象，本次的發(fā)明，提供的是獨立于溫度和濕度的變化的新型儀器。 二、 綜述發(fā)明 這項距離測量儀器發(fā)明是根據(jù)上述的一些條件和額外的一些基礎(chǔ)原則完成的，其中包括一個參考單位和測量單位。參考和測量單位是相同的，每個包括一個超聲波發(fā)射機(jī)和一個接收機(jī)。間隔發(fā)射器和接收器的參考值是一個固定的參考距離，而間距之間的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的測量單位是有最小距離來衡量的。 在每一個單位，發(fā)射器和接收器耦合的一個反饋回路，它會導(dǎo)致發(fā)射器產(chǎn)生超聲脈沖， 這是由接收器和接收到一個電脈沖然后被反饋到發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換，從而使重復(fù)系列脈沖的結(jié)果。 重復(fù)率脈沖是成反比關(guān)系之間的距離發(fā)射器和接收器。在每一個單位，脈沖提供一個反饋。由于參考的距離是眾所周知的聲速，比例反產(chǎn)出是利用數(shù)學(xué)以確定所期望的距離來衡量。由于這兩方面都是相同的影響，溫度和濕度的變化，采取的比例相同，由此產(chǎn)生的測量變得準(zhǔn)確。 三、詳細(xì)說明 (一 )超聲波測距原理 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 下 所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng) 它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。 測量脈沖到達(dá)時間的傳統(tǒng)方法是以擁有固定參數(shù)的接收信號開端為基礎(chǔ)的。這個界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達(dá)時間被定義為脈沖信號剛好超過界限的第一時刻。一個物體的脈沖強(qiáng)度很大程度上取決于這個物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進(jìn)一步說，從脈沖起始點到剛好超過界限之間的 時間段隨著脈沖的強(qiáng)度而改變。結(jié)果，一種錯誤便出現(xiàn)了 —— 兩個擁有不同強(qiáng)度的脈沖在不同時間超過界限卻在同一時間到達(dá)。強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖會比強(qiáng)度較弱的脈沖超過界限的時間早點，因此我們會認(rèn)為強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖屬于較近的物體。 超聲波測距原理 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2 二 超聲波 測距系統(tǒng)的電路設(shè)計 系統(tǒng)的特點是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機(jī)選用 8751，經(jīng)濟(jì)易用，且片內(nèi)有 4K 的 ROM，便于編程。電路原理圖如圖所示。其中只畫出前方測距電路的接線圖，左側(cè)和右側(cè)測距電路與前方測距電路相同，故省略之。 40kHz 脈沖的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射 測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用 UCM40 的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是40kHz 的脈沖信號，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來產(chǎn)生。 puzel： mov 14h, 12h； 超聲波發(fā)射持續(xù) 200ms here： cpl ； 輸出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h， here； ret 前方測距電路的輸入端接單片機(jī) 端口，單片機(jī)執(zhí)行上面的程序后，在 端口輸出一個 40kHz 的脈沖信號，經(jīng)過三極管 T放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200ms。右側(cè)和左側(cè)測 距電路的輸入端分別接 和 端口，工作原理與前方測距電路相同。 超聲波的接收與處理 接收頭采用與發(fā)射頭配對的 UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，?jīng)運算放大器 IC1A 和 IC1B 兩極放大后加至 IC2。 IC2 是帶有鎖 定環(huán)的音頻譯碼集成塊 LM567，內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率 f0=1/，電容 C4 決定其鎖定帶寬。調(diào)節(jié) R8 在發(fā)射的載頻上，則 LM567 輸入信號大于 25mV，輸出端 8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷請求信號，送至單片機(jī)處理 。 前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高， 左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時單片機(jī) 和 接到IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下： receive1： push psw push acc clr ex1 ； 關(guān)外部中斷 1 jnb , right ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至右測距電路中斷服務(wù)程序 jnb , left ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至左測距電路中斷服務(wù)程序 return： SETB EX1； 開外部中斷 1 pop acc pop psw reti right： ... ； 右測距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp return left： ... ； 左測距電路中斷服務(wù)程 序入口 ajmp return 計算超聲波傳播時間 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當(dāng)收到超聲波反射波時，接收電路 輸出端產(chǎn)生一個負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。其部分源程序如下： RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ； 關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 ； 讀取時間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH