【正文】 淮 陰 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 （院）： 電子與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： United States Patent 5442592 ( 用外文寫(xiě) ) 附 件： ； 。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 所選內(nèi)容與課題相關(guān)，對(duì)課題設(shè)計(jì)參考具有一定價(jià)值；翻譯具有一定難度，工作量適中；譯文基本正確，語(yǔ)句通順，但也存在部分錯(cuò)誤。 總體評(píng)價(jià)：良 簽名： 2021 年 3 月 15 日 注： 請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。附件 1：外文資料翻譯譯文 超聲波測(cè)距儀 文件類(lèi)型和數(shù)目：美國(guó)專(zhuān)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(cè)距儀，包括測(cè)量單元和參考資料。在每一個(gè)單位，重復(fù)的一系列脈沖的產(chǎn)生，每有一個(gè)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(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的產(chǎn)出的比率，是用來(lái)確定被測(cè)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(cè)量距離，最主要的是，這種儀器，其中兩點(diǎn)之間傳輸超聲波。 精密機(jī)床必須校準(zhǔn)。在過(guò)去，這已經(jīng)利用機(jī)械設(shè)備來(lái)完成，如卡鉗，微米尺等。不過(guò)，使用這種裝置并不利于本身的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展。據(jù)了解，兩點(diǎn)之間的距離可以通過(guò)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的行波傳播時(shí)間的決定。這樣的一個(gè)波浪型是一種超聲波，或聲波。當(dāng)超聲波在兩點(diǎn)之間通過(guò)時(shí)，兩點(diǎn)之間的距離可以由波的速度乘以測(cè)量得到的在分離的兩點(diǎn)中波中轉(zhuǎn)的時(shí)間。因此，本發(fā)明提供儀器利用超聲波來(lái)精確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離對(duì) 象。 當(dāng)任意兩點(diǎn)之間的介質(zhì)是空氣時(shí)，聲音的速度取決于溫度和空氣的相對(duì)濕度。因此，它是進(jìn)一步的研究對(duì)象，本次的發(fā)明，提供的是獨(dú)立于溫度和濕度的變化的新型儀器。 二、 綜述發(fā)明 這項(xiàng)距離測(cè)量?jī)x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(gè)參考單位和測(cè)量單位。參考和測(cè)量單位是相同的，每個(gè)包括一個(gè)超聲波發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)。間隔發(fā)射器和接收器的參考值是一個(gè)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(cè)量單位是有最小距離來(lái)衡量的。 在每一個(gè)單位，發(fā)射器和接收器耦合的一個(gè)反饋回路，它會(huì)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(gè)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(gè)單位，脈沖提供一個(gè)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(lái)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(cè)量變得準(zhǔn)確。 三、詳細(xì)說(shuō)明 (一 )超聲波測(cè)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(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)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(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。 當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，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(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 測(cè)量脈沖到達(dá)時(shí)間的傳統(tǒng)方法是以擁有固定參數(shù)的接收信號(hào)開(kāi)端為基礎(chǔ)的。這個(gè)界限恰恰選于噪音水平之上，然而脈沖到達(dá)時(shí)間被定義為脈沖信號(hào)剛好超過(guò)界限的第一時(shí)刻。一個(gè)物體的脈沖強(qiáng)度很大程度上取決于這個(gè)物體的自然屬性尺寸還有它與傳感器的距離。進(jìn)一步說(shuō)，從脈沖起始點(diǎn)到剛好超過(guò)界限之間 的時(shí)間段隨著脈沖的強(qiáng)度而改變。結(jié)果，一種錯(cuò)誤便出現(xiàn)了 —— 兩個(gè)擁有不同強(qiáng)度的脈沖在不同時(shí)間超過(guò)界限卻在同一時(shí)間到達(dá)。強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖會(huì)比強(qiáng)度較弱的脈沖超過(guò)界限的時(shí)間早點(diǎn)，因此我們會(huì)認(rèn)為強(qiáng)度較強(qiáng)的脈沖屬于較近的物體。 超聲波測(cè)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(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2 二 超聲 波測(cè)距系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對(duì)超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)，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(huà)出前方測(cè)距電路的接線圖，左側(cè)和右側(cè)測(cè)距電路與前方測(cè)距電路相同，故省略之。 40kHz 脈沖的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射 測(cè)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(hào)，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來(lái)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(cè)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(gè) 40kHz 的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)三極管 T放大，驅(qū)動(dòng)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(cè) 距電路的輸入端分 別接 和 端口，工作原理與前方測(cè)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(duì)的 UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)，經(jīng)運(yùn)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(hào)大于 25mV，輸出端 8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷?qǐng)求信號(hào)，送至單片機(jī)處理 。 前方測(cè)距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級(jí)最高 ，左、右測(cè)距電路的輸出通過(guò)與門(mén) IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時(shí)單片機(jī) 和 接到IC3A 的輸入端，中斷源的識(shí)別由程序查詢(xún)來(lái)處理，中斷優(yōu)先級(jí)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(cè)距電路中斷服務(wù)程序 jnb , left ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至左測(cè)距電路中斷服務(wù)程序 return： SETB EX1； 開(kāi)外部中斷 1 pop acc pop psw reti right： ... ； 右測(cè)距電路中斷服務(wù)程序入口 ajmp return left： ... ； 左測(cè)距電路中斷服務(wù) 程序入口 ajmp return 計(jì)算超聲波傳播時(shí)間 在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路 輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)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(shí)間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH； 計(jì)算