基于超聲波防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計-展示頁
2024-09-14 18:51本頁面
【正文】 制系統(tǒng)的核心。供診斷用的超聲波傳感器的功率較小，工作溫度不高，在 20— +70 攝氏度 溫度范圍內(nèi)可以長期工 作。以石英晶片為例，當(dāng)溫度達至 +290 攝氏度 時靈敏度可降低 6％。一般為幾度至幾十度。 （ 2）靈敏度 靈敏度的單位是分貝 (dB)，數(shù)值為負，它主要取決于晶片材料及制造工藝。中心頻率最高，測距越短，而分辨力越高。 超聲波探頭的中心頻率及主要參數(shù) 一、主要參數(shù) （ 1）中心頻率 中心頻率，即壓電晶片的諧振頻率。C 的空氣中， Co=／ s，對于任何溫度下，有 Ci／ Co= 273/Ti ，即 Ci=331． 5 273/Ti ，通過對上式的實際分析得 ，溫度每升高 1℃，聲速增加約為 0． 607m／ s，故可以得出聲速與現(xiàn)場溫度的經(jīng)驗公式： C=331． 5+0． 607T。因 此， C= rRT/m ，由于 r、 R、 m均為已知常數(shù)，故聲速 C 僅與溫度 T有關(guān)，若溫度不變，則聲音在空氣中的速率與壓強無關(guān)。式中， r— 氣體的絕熱體積系數(shù) l： p 一氣體的氣壓 (海平面為 610* pa)： 0p 一氣體密度 (空氣為 1． 29kg／ m3)。 式子中， C 為超聲波音速，由于超聲波也是聲波，故 c即為音速。測出發(fā)射和接收回波的時間差△ t，然后求出距離 S。 1． 1． 1 超聲波傳感器的特性 1)在自身特性諧振點 40KHz 附近可獲得較高 的靈敏度： 2)諧振帶寬、波束角可以通過制作控制 得很窄，有利于抗聲波干擾設(shè)計： 3)不受無線電頻 譜的資源限制 ，易于進行抗電磁干擾設(shè)計： 4)超聲波系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定，應(yīng)用前景好。這些特性都有利于選取超聲波作為媒介，測定物體的位置、距離甚至形狀等?；诔暡?防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計 1 超聲波及其工作原理 1． 1 超聲波和超聲波傳感器 人耳的聽音范圍是 20Hz20KHz，超聲波是人耳聽不到的一種聲波，是一種頻率高于 20KHz 的聲波。通常頻率高于 20KHz 的超聲波不僅波長短、方向性好、能夠成射線定向傳播、縱向分辨率比較高、對色彩和光照度不敏感、對外界光線和電磁場不敏感，碰到界面就會有顯著反射，而且能在有灰塵、煙霧、有毒等各種環(huán)境中穩(wěn)定工作。經(jīng)綜合比較，基于超聲波的汽車防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計中，采 用的是超聲波頻率為 40KHz 的超聲波傳感器【 l5】。 1． 1． 2 超聲波的工作原理 超聲波測距的工作原理是超聲波發(fā)射探頭不斷 地發(fā)射出 40KHz 超聲波，遇到障礙物后反射回反射波，超聲波接收探頭接收到反射波信號，并將其轉(zhuǎn)變 為電訊號。在已知速度 c 的情況下，求出 S=C△ t， 2。音速為 C= 0rp/p 。對于 lmol 的空氣，質(zhì)量為 m，體積為 y，則密度 0p =m／ V，故 c= C= 0rp/p = C= rpV/m ，對于理想氣體，有 PV =RT，式中， R為摩爾氣體常數(shù)； T為絕對溫度。在 O39。只要測得超聲波發(fā)射和接收回波的時間差 △ t出以及現(xiàn)場溫度 T，就可以精確計算出從發(fā)射點到障礙物的距離【 58】 。當(dāng)施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時，輸出能量最大，傳感器的靈敏度最高。常見超聲波傳感器的中心頻率有 30KHz、 40KHz、 75KHz、200KHz、 400KHz 等。 （ 3）指向角 指向角是超聲波傳感器方向性的一個參數(shù)，指向角越小，方向性越強。 4）工作溫度 工作溫度是指能使傳感器正常工作的溫度范圍，其溫度上限應(yīng)遠于居里點溫度。一旦達到居里溫度點 (573 攝氏度 ),就完全喪失壓電性能。治療用的超聲波傳感器溫度較高，必須采取冷卻降溫措施。因此其性能將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)系統(tǒng)
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