【文章內(nèi)容簡介】 漸衰減，也就是說根據(jù)向車后發(fā)射的超聲波是否返回，可以判斷檢測范圍內(nèi)有無障礙物。向車后發(fā)射的超聲波遇到障礙物返回時，測定所 需的時間，根據(jù)時間與距離成正比的關(guān)系，就可以判斷車到障礙物的距離。此外，車輛后方劃分為左中右三個區(qū)域，就可以判斷出障礙物在何處，四個超聲波發(fā)生器置于后減震器中，微機組件置于貨艙內(nèi)，駕駛?cè)藛T回頭時即可看到障礙物的顯示。超聲波距離傳感器和微機組件之間采用屏蔽線相連，因此消除了外部及外部傳入的干擾 . 模型的建立 超聲波測距儀原理簡單，制作方便，成本比較低，但其作為高速行駛車輛上的測距傳感儀不可取，只要有兩方面的原因：一是超聲波的速度 C受外界環(huán)境變化影響較大。在不同的溫度下，聲速是不同的，在 30℃ 30℃ 變化為 313349m/s，而且聲速 C還隨雨、霧、雪等天氣的變化而變化，不能精確測距。二是由于超聲波能量是與距離的平方成正比而衰減的，故距離越遠，反射回的超聲波越少，靈敏度下降很快，從而使得超聲波測距方式只適用于較短距離。 圖 3 超聲波測距系統(tǒng) 目前國內(nèi)外一般的超聲波測距儀理想測量距離為 4 米 5 米左右，因此一般只用汽車倒車防撞系統(tǒng)上。 發(fā)射電路在發(fā)射受低頻調(diào)制的超聲波的同時，使雙 穩(wěn)電路置位，此時計數(shù)器的閘門 E被打開，時鐘信號開始進入計數(shù)器，而當(dāng)接收電路接收到發(fā)射波時雙穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位，計數(shù)器閘門 E被關(guān)閉，時鐘信號被切斷，數(shù)據(jù)被鎖存，然后經(jīng)譯碼驅(qū)動器在顯示器上顯示被鎖存的數(shù)據(jù)，假設(shè)聲速為 343m/s,則時鐘振蕩器的頻率為 ，即可認為顯示器上的讀數(shù)是目標(biāo)的距離，而事實上，時鐘振蕩器的頻率只需要 ，因為我們要考慮到聲波來回的雙倍時間。 發(fā)射電路 接收電路 低頻調(diào)制器 時鐘振蕩 雙穩(wěn) 計數(shù)器 顯示電路 障礙物 8 方案的擬定 測距報警器的電路原理框圖 本設(shè)計由發(fā)射部分、接收部分、及報警部分組成（見圖 2）。 由低頻調(diào)制器、雙穩(wěn)回路、 40kHz振蕩器、功率發(fā)送器及發(fā)射探頭等組成。 40kHz 振蕩器受雙穩(wěn)態(tài)賄賂控制斷續(xù)送出經(jīng)低頻調(diào)制器的信號，經(jīng)功率放大器放大，由超聲探頭向車后發(fā)射。 由接收探頭、放大電路、整形回路、雙穩(wěn)回路組成。接收探頭接收到反射信號由放大器放大后，再送入施密特觸發(fā)器進行整形，然后輸入報警部分。 由近距檢測、平滑電路、觸發(fā)器及聲光報警器電路組成。因探測到的反射波信號是一組脈沖信號，將其平滑后送入觸發(fā)器，一旦超過觸發(fā)閥值報警電路就接通，發(fā)出聲光報警。 擴展部分（虛線部分） 當(dāng)電源電壓偏低時，同樣使報警電路導(dǎo)通發(fā)出聲光報警。另外在接通電源的同時接通語言報警電路，不斷放出：倒車，請注意“的語言報警聲。數(shù)字顯示部分（虛線部分）由時鐘振蕩器、計數(shù)器、譯碼器及顯示器組成。時鐘振蕩器一接通電源即開始振蕩，但只有計數(shù)器的閘門打開時，它才能進入計數(shù)器被計數(shù)，一旦接收到反射波信號，即關(guān)閉閘門，數(shù)據(jù)被鎖存，經(jīng)譯碼后通過顯示器顯示出來。 圖 4 汽車倒車防撞測距報警器原理 工作原理 接通電源 ,40kHz 振蕩器受雙穩(wěn)回路控制，置位時開始振蕩，同時受低頻調(diào)發(fā)射 振蕩 接收 放大 低調(diào) 濾波 雙穩(wěn) 平滑 計數(shù)器 時鐘振蕩 譯碼顯示 觸發(fā) 穩(wěn)壓 生光報警 障礙物 電壓監(jiān)視 平滑 語音報警 電源 9 制器調(diào)制，雙穩(wěn)電路即復(fù)位， 40kHz振蕩器停振，其間產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的超聲波信號經(jīng)功率放大器放大后，通過發(fā)射探頭向空中輻射，遇到障礙物即反射回來（按照反射角 =入射角原則）。接收探頭接收到反射信號后即將此信號放大，然后送入施密特觸發(fā)器進行整形，使其成標(biāo)準(zhǔn)的觸發(fā)脈沖信號再送入另一雙穩(wěn)電路，此雙穩(wěn)電路在發(fā)射信號的同時被置位 .(同時打開了計數(shù)器的閘門，使時鐘振蕩器信號得以進入計數(shù)器，當(dāng)接收到反射波信號后，此雙穩(wěn)電路復(fù)位，計數(shù)器閘門關(guān)閉，時鐘脈沖被禁止 輸入，鎖存器將進入計數(shù)器的脈沖個數(shù)鎖存，并經(jīng)譯碼通過 LED顯示器顯示出來 .)此時即完成了一次測距過程，此過程能自動重復(fù)進行，重復(fù)頻率受低頻調(diào)制器頻率控制，約幾 KHz。 另外，為了使儀器具有近距報警功能，特增設(shè)了近距 RC平滑電路及觸發(fā)器，由 RC 電路將反射波脈沖進行平滑，送入一觸發(fā)器，一旦達到觸發(fā)電平閥值，即使報警電路導(dǎo)通，發(fā)出聲光報警。 至此，本設(shè)計的各功能均是為駕駛員了解車后情況設(shè)置的，為了使車后的行人也同時知道汽車在倒車，及時躲避 . 基本概念理論基礎(chǔ)，設(shè)計計算的主要方法和內(nèi)容 波動學(xué) 定義：如果一個質(zhì)點眼固定直線通過平衡位置往復(fù)運動，其對平衡的位移 x隨時間 t的變化可以表示為正弦或余弦函數(shù) x=Acos（ wt+a） 24 全振動 周而復(fù)始的一次循環(huán) t做一次全振動的時間間隔 因為 x=Acos（ ω t+a） =Acos[ω（ t+T） +a]=Acos（ω t+a+2π） 所以 ω 稱為振動的角頻率或圓頻率 f=1/T=2π /ω 25 A—— 最大位移 a—— 初相位 （振動方向相同） X1=Acos（ω 1t+a） X2=Acos（ω 2t+a） 26 那么合成振動為 :X =Acos（ω 1t+a） +Acos（ω 2t+a） =2Acos[（ω 2ω 1） t/2] cos[（ω 2+ω 1） t/2] 27 由上式可知：當(dāng)ω 1與ω 2非常接近時，這時公式的第一項 表示一個變化緩慢的簡諧振動，兩者的合成表示一個高頻振動受一個低頻振動的調(diào)制，稱為拍。 10 聲波 物體的振動通過空氣的振動進入人耳 聲音的范圍： 300— 寬帶為 4kHz 聲速： u=342m/s （受溫度影響 T=273+t） 公式： u=（ rRT/M） 1/2 M—— 氣體摩爾質(zhì)量 R—— 摩爾氣體常數(shù) r—— 氣體摩爾熱容比 T—— 273+t 超聲波傳感器 原理：發(fā)射 —— 發(fā)射器中壓電陶瓷和諧振片組成的振子，當(dāng)交變電信號從引線加到發(fā)射器中，振子彎曲振動，驅(qū)動 錐形口發(fā)出超聲波。 液體和氣體中的縱波速度 u=（β /p） 1/2 28 β —— 流體容量變彈性 p—— 流體或氣體的密度 β 的意義：在壓強 P，體積為 V→壓強 P+Δ P， V+Δ V， 那么 dP=β dV/V。 稀薄大氣中的聲速： 絕熱過程：振動非?？?，熱量來不及傳開 u=（ rp/p） 1/2 29 元件選擇清單 型 號 名稱 數(shù)量 備注 MA40EIS 超聲波發(fā)射器 1 MA40EIR 超聲波接收器 1 CX20226 紅外線接收模塊 1 單列，八腳 CD40106 六施密特觸發(fā)器 1 CD4013 雙 D 觸發(fā)器 1 NE555 定時器 2 LED 發(fā)光二極管 1 CA3410 運算放大器 1