超聲波測(cè)距課程設(shè)計(jì)說明書-其他專業(yè)(編輯修改稿)
2025-02-24 01:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 開發(fā)工具： PCB板 2 2 設(shè)計(jì)過 程 本 次 設(shè)計(jì) 的基于 完整的 PCB板，和元器件，通過自己和焊接來完成，通過調(diào)試來測(cè) 試設(shè)計(jì)是否成功。 諧振頻率高于 20kHz的聲波被稱為超聲波。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。利用超聲波的這種性能就可制成超聲傳感器，或稱為超聲換能器，它是一種既可以把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、又可以把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的器件或裝置。換能器在電脈沖激勵(lì)下可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，向外發(fā)送超聲波；反之，當(dāng)換能器處在接收狀態(tài)時(shí)，它可將聲能 (機(jī)械能 )轉(zhuǎn)換為電能。 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，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 最常用的超聲測(cè)距的方法是回聲探測(cè)法 ， 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)計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計(jì)時(shí)。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V與溫度有關(guān)。在使用時(shí)，如果 傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。如果對(duì)測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)測(cè)量結(jié)果加以數(shù)值校正。聲速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。這就是超聲波測(cè)距儀的基本原理。如圖 11所示。 t 超聲波發(fā)射 障礙物 S H θ 超聲波接收 圖 11 超聲波的測(cè)距原理 ?cosSH ? （ 11） )(HLarctg?? （ 12） 式中 :L兩探頭之間中心距離的一半 . 又知道超聲波傳播的距離為 : vtS?2 ( 13) 3 式中 :v— 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度 。 t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間 . 將（ 1— 2）、（ 1— 3）代入（ 11）中得： ]c o s [21 HLarc tgvtH ? ( 14) 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù) (例如在溫度 T=30 度時(shí) ,V=349m/s)。當(dāng)需要測(cè)量的距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 L時(shí) ,則 (1— 4)變?yōu)?: vtH 21? ( 15) 所以 ,只要需要測(cè)量出超聲波傳播的時(shí)間 t,就可以得出測(cè)量的距離 H. 硬件設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 1）一路超聲波發(fā)射及接收電路，當(dāng)按鍵觸發(fā)‘測(cè)距’命令，系統(tǒng)發(fā)出 40KHz的信號(hào)，當(dāng)接收電路收到信號(hào)，測(cè)出時(shí)間，算出距離，通過數(shù)碼管顯示出來。 具體工作過
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