【正文】 （33)2ii?把放大器理想化后: U 通常接近于零，即 U=U U O，若???把它理想化，則有 U=0，但不是短路，故常稱為虛短。采用三級放大：前兩級放大 100 倍，用高精密放大器 LM318，帶寬為 15MHz，充分滿足要求；第三級采用 LF353 運算放大器，寬為 4MHz。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射接收的設(shè)計方法 [8]。超聲波傳播速度的穩(wěn)定與準(zhǔn)確度是保證測量精度的必要條件，而超聲波的傳播速度又受傳播媒質(zhì)特性的影響。圖 31 超聲波發(fā)射電路框圖Q2Q1VCCVCCC1R1LS1RF圖 32 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射器的注意事項超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射超聲波的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物反射后立即返回來，超聲波接收器收到反射波后就會立即停止計時。測距所用超聲波一般都是間斷單脈沖發(fā)射，每測距一次，發(fā)送、接收一次。各個振動的發(fā)射波應(yīng)是以大致相同的頻率，這樣，接收的帶通濾波器可用于消除干擾和接收相同的振動波峰，以避免由于反射面和干涉障礙物造成的各種損失。編程由單片機 端口輸出 40 kHz 左右的方波脈沖信號，由于單片機端口輸出功率不夠， 40 kHz 方波脈沖信號分成兩路，送給一個由 74HC04 組成的推挽式電路進行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠，滿足測量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器 TCT40－16T 以聲波形式發(fā)射到空氣中。這里使用 CX 20226A 集成電路對接收探頭接收濾波，信號經(jīng)過 端口送入單片機中進行處理。隨著超聲波測量技術(shù)的不斷提高，用超聲波測量任何目標(biāo)物體，都存在著超聲波的發(fā)射和接收問題。 （系統(tǒng)中應(yīng)用該式進行溫度補償） 發(fā)射脈沖波形超聲測距常用的發(fā)射脈沖波形如圖 所示有衰減振蕩脈沖、單個尖脈沖、寬等幅波列脈沖和窄等幅波列脈沖。表 22 列出了幾種溫度下的聲速：表 22 聲速與溫度的關(guān)系表溫度（攝氏度） 30 20 10 0 10 20 30 100聲速（米／秒） 313 319 325 331 337 343 349 389在使用時，假設(shè)溫度變化不是大的話，則可以當(dāng)做聲速 c 不變，計算的時候取 c 的大小為 340m/s。 表 21 傳感器特性參數(shù)表型號 UCMT40K1 UCMR40KQ結(jié)構(gòu) 開放式 開放式使用方式 發(fā)射 接收中心頻率 ZKH140?ZKH138?頻帶寬 靈敏度 ubardBVubardBV6?聲壓 )(1P? )1min(7?指向角 o75o80容量 pF%2?pF%25? 超聲波測距的原理超聲波測距方法主要有三種：1）相位檢測法：精度高，但檢測范圍有限；2 ）聲波幅值檢測法：易受反射波的影響；3）渡越時間法：工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計上都容易實現(xiàn)，其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間 t，這個時間就是渡越時間，然后求出距離 l。在這種情況下，超聲波傳感器具有很高的靈敏度。即在壓電陶瓷晶片上加有頻率為交流電壓，它就會產(chǎn)生相同頻率的機械振動，以促進這種介質(zhì)，例如空氣，可發(fā)射超聲波。相反，如果對它施以外力，由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場。電聲型主要有壓電傳感器、靜電傳感器和磁致伸縮傳感器。V=+ (21)式中，V 為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度單位為 m／s， T 為實際溫度單位為℃。相反，未在兩極間加電壓時，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動來轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。他們產(chǎn)生出的超聲波頻率、功率和聲波特性都各自不相同，因此用途也不盡相同，壓電式超聲波發(fā)生器是目前比較常用的發(fā)生器。(2) 空化作用流體動力學(xué)指出，在聲場作用下振動的液體中的微氣泡在達到一定聲壓值的時候，氣泡會迅速膨脹，之后就突然閉合，而在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動等一系列動力學(xué)過程就叫做為空化 [4]。(3)超聲波的干涉如果在一種介質(zhì)中傳播幾個聲波，于是產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。一般采用縱波形式的超聲波來測量各種狀態(tài)下的物理量。該技術(shù)在國民經(jīng)濟中，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率特別具有潛在能力。由圖 12 時序圖可以看出，超聲波測距模塊的發(fā)射端在 T0 時刻發(fā)射方波，同時啟動定時器開始計時，當(dāng)收到回波后，產(chǎn)生一負跳變到單片機中斷口，單片機響應(yīng)中斷程序，定時器停止計數(shù)。汽車行進時 LCD 顯示環(huán)境溫度，當(dāng)?shù)管嚂r，發(fā)射和接收電路工作，經(jīng)過 AT89C51 數(shù)據(jù)處理將距離也顯示到 LCD 上，如果距離小于設(shè)定值時，報警電路會鳴叫，提醒司機注意車距。超聲波具有方向性好、強度大等特點，因此利用超聲波測距技術(shù)在工業(yè)控制、機器人定位、勘探測量和安全防范等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 [2]。同時由于超聲波測距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點，因此在汽車倒車雷達的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?。隨著經(jīng)濟發(fā)展，電子測量技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，而超聲波測量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。此外供電電源也會使測量差生很大的誤差。它控制單片機進行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，在一定溫度下對超聲波速度的校正，還有實現(xiàn)數(shù)據(jù)正確顯示在 LCD 上。整個電路采用模塊化設(shè)計，由信號發(fā)射和接收、供電、溫度測量、顯示等模塊組成。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?。本聲明的法律結(jié)果由本人獨自承擔(dān)。論文中所引用是他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。正是因為具有這些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測量中。我采用以 AT89S51 單片機為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路。軟件程序由主程序、發(fā)射子程序、接收子程序、預(yù)置子程序、顯示子程序等模塊組成。實際的環(huán)境對超聲波有很大的影響，如外部電磁干擾電源干擾信道干擾等等，空氣的溫度對超聲波的速度影響也很大。s daily work and of the system consists of two parts , namely hardware and software programs. The hardware circuit includes a transmitter circuit, a receiver circuit, the microcontroller circuit, a power supply circuit and a display circuit , in addition to the LCD control circuit and a reset circuit. I used to AT89S51 core, lowcost, highprecision, miniaturized ultrasonic rangefinder digital display hardware circuits. The entire circuit is modular in design , the signal transmission and reception , power , temperature measurement and display module. Signal amplification and detection probe launch after launch out MCU timer is started , the original way back after the ultrasound was launched , after amplification bandpass filtering plastic and other sectors, then the microcontroller receives the counter to stop working and get the time . After the temperature measurement to the microcontroller, the speed through the process of correcting a bination of both to achieve Ultrasonic Ranging function. Software program from the main program , launch subroutine receives subroutine , preset routines, subroutines and other display modules . It controls the microcontroller for data transmission and reception , at a certain temperature correction of ultrasonic velocity , as well as data on the LCD display correctly . Another procedure controls the microcontroller to eliminate the influence of the probe for transmitting and receiving ultrasonic waves . Acpanied by the relevant part of the hardware schematics, program flow .The actual environment of great influence on the ultrasonic wave , such as an external electromagic interference power interference channel interference , etc., the temperature of the air is also a great influence on the speed of the ultrasonic wave . Besides measuring the power supply also make great error of poor students . Redesign process to consider these factors , and gives some solutions.【Key words 】： AT89S51 Ultrasonic wave Ranging目 錄一、緒論 ..................................................................................................................1 課題研究的背景及意義 ...................................................................................1 超聲檢測在國內(nèi)發(fā)展綜述 ...............................................................................1 本文主要研究內(nèi)容 ..........................................................................................2二、 超聲波測距原理與方法 ...................................................................................4 超聲波簡介 .....................................................................................................4 超聲波的三種形式 ...................................................................................4 超聲波的物理性質(zhì) ...................................................................................4 超聲波對聲場產(chǎn)生的作用 .....................................................................