【正文】 電轉換的物理效應的不同可將換能器分為電動式、電磁式、磁致式、壓電式和電致伸縮式等。壓電式超聲波傳感器如圖 。 壓電式超聲波傳感器原理及特性 為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。它是介質(zhì)固有的一個常數(shù)，它的數(shù)值對超聲波在介質(zhì)中的傳播非常重要，單位為瑞利XX 理工 大學畢業(yè)設計（論文） (rayl)。超聲波在兩種介質(zhì)的界面上的反射能量和透射能量的變化，取決于這兩種介質(zhì)的聲阻抗之比。 由物理學可知，當波在界面上產(chǎn)生反射 時，入射角的正弦之比等于波速之比，當入射波和反射波的波型相同時，波速相同，入射角度等于反射角。 聲阻抗是當聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個介質(zhì)的分界面上一部分超聲波被反射，另一部分透射過界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播。由于介質(zhì)的溫度、壓強和流速等狀態(tài)參量的變化都會引起響應的聲速變化，因此出現(xiàn)了超聲溫度計和超聲流量計等。 流體中的聲速隨壓力的增加而增加。如在常溫下，空氣中的聲速約為334m/s，在水中的聲速約為 1440m/s，而在鋼鐵中約為 5000m/s。聲速參數(shù)與聲介質(zhì)、聲阻抗及生衰減等有很大關系。它是一秒鐘超聲波等相位面通過的距 離，與介質(zhì)的密度和彈性性質(zhì)有關。頻率高于人類聽覺上限頻率 (約 20210Hz)的聲波，稱為超聲波，或稱超聲。根據(jù)聲波振動頻率的范圍，可以分為次聲波、聲波、超聲波和特超聲波。然而，由于超聲是人耳聽不到的信號，直到 18 世紀，人們才開始研究海豚、蝙蝠等動物時，才推測自然界存在超聲。 XX 理工 大學畢業(yè)設計（論文） 2 超聲波測距系統(tǒng)的工作原理 超聲波概述 聲音是與人類生活緊密相聯(lián)的一種自然現(xiàn)象，人們對聲音早有認識，在人們的日常生活中存在 著各式各樣的聲音。 研究的主要內(nèi)容 本課題主要內(nèi)容是設計一個超聲波測距系統(tǒng) ,由于超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差，最 終計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。比如要測量有毒或有腐蝕性化學物質(zhì)的液面高度或高速公路上快速行駛汽車之間的距離。超聲波測距是一種利用超聲波特性、電子技術、光電開關相結合來實現(xiàn)非接觸式距離測量的方法。 距離是在不同的場合和控制中需要檢測的一個參數(shù)，測距成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個問題。 研究的目的和意義 超聲波測距是一種傳統(tǒng)而實用的非接觸測量方法，和激光、渦流和無線電測距方法相比， 具有不受外界光及電磁場等因素的影響的優(yōu)點，在比較惡劣的環(huán)境中也具有一定的適應能力，且結構簡單，成本低，因此在工業(yè)控制、建筑測量、機器人定位方面得到了廣泛的應用。一是超聲波在空氣中衰減極大，由于測量距離的不同，造成回波信號的起伏，使回波到達時間的測量產(chǎn)生較大的誤差；二是超聲波脈沖回波在接收過程中被極大地展寬，影響了測距的分辨率，尤其是對近距離的測量造成較大的影響。和其他方法相比，如激光測距、微波測距等，由于聲波在空氣中傳播速度遠遠小于光線和無線電波的傳播速度，對于時間測量精度的要求遠小于激光測距、微波測距等系統(tǒng)，因而超聲波測距系統(tǒng)電路易實現(xiàn)、結構簡單和造價低，且超聲波在傳播過程中不受煙霧、空氣能見度等因素的影響，在各種場合均得到廣泛應用。 關鍵詞： 超聲波；測距；單片機 XX 理工 大學畢業(yè)設計（論文） Abstract With the development of society, the demand on the measurement of distance or length is increasing. It is applied widely by ultrasonic to measure distance,such as cars reversing radar，range finder and level measurement and so of the strong point of ultrasonic, low energy consumption,long distance transporting in media, thus i t is practical and significant to measure distance by ultrasonic. In this paper ,it introduces a system to measure distance by ultrasonic,which is based on the theory is based on the principles of reflection of ultrasonic spreading in the air. The system uses ultrasonic sensors as a detector, and applies MCU and the time difference of ultrosonic spreading in the air to measure the distance. The system consists of the main controller module, ultrasonic transmitter module, ultrasonic receiver module and display module. The MCU I / O port controls ultrasonic transmitter to send 40 KHz ultrasonic, and the reflecting singal is received by the ultrasonic receiver circuit, and it is amplified,and finally,it starts the interruptor of the MCU calculates the time of launch and return of ultrasonic to get the disctance between the ultrasonic generator and the reflective objects. The range of measurement is within four meters,with the blind spot of 2 cm。通過單片機的 I/O 口控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出 40KHz 的超聲波，反射波經(jīng)由超聲波檢測接收電路、放大電路送入單片機外部中斷端，通過計算超聲波的發(fā)射和返回的時間，確定超聲波發(fā)生器和反射物體之間的距離，完成測距。 本文介紹了一種利用超聲波測距的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)，它根據(jù)超聲波在空氣中傳播的反射原理，以超聲波傳感器為檢測部件，應用單片機技術和超聲波在空氣中的時間差來測量距離。在社會生活中應用超聲波測距技術已很廣泛，如汽車倒車雷達、測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。 5 超聲波測距的誤差分析 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 主程序流程圖 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 超聲波接收電路 ........................................................................................................15 顯示電路 ...................................................................................................................18 具體設計步驟 .................................................................................................................................20 4 系統(tǒng)軟件設計 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 微處理器電路 ................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 主要電路具體設計及主要元器件介紹 .................................................. 錯誤 !未定義書簽。 指 導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 系統(tǒng)初始化 開始 發(fā)送超聲波脈沖 等待發(fā)射超聲波 計算距離 顯示結果 XX 理工 大學畢業(yè)設計（論文） 目 錄 摘 要 ...............................................................................................................................................................1 Abstract .........................................