【正文】 C= 0/??? = mV/?? 22 6 對于理想氣體，有 PV=RT 23 式中 R—— 摩爾氣體常數(shù) T—— 絕對溫度 因此 C= mV/?? 由于 γ、 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氣壓無關(guān)。即測得發(fā)射超聲波的時間間隔，從而就可求出汽車與障礙物之間的距離 S： S=1/2（ Ct） 21 式中 C—— 超聲波音速 由于 超聲波也是聲波，故 C即為音速。測量這個方波脈沖寬度就可以確定發(fā)射器與探測物之間的距離。超聲波接收器則在接受到所發(fā)射超聲波遇障礙物反射回來的反射波后，也向測量邏輯電路提供一個短脈沖，再利用雙穩(wěn)電路把上述兩個短脈沖轉(zhuǎn)化為一個方脈沖。另外，超聲波在傳播途中若遇到不同的媒介，大部分能量會被反射。它是一種機械振動波，可以在氣體 、液體和固體中傳播，在空氣中的傳播速度為 340m/s，與光波、電磁波相比是非常緩慢的。超聲波具有聚束、定向及反射、透射等特性。 5）超聲波測距 超聲技術(shù)是一門以物理、電子、機械及材料學(xué)為基礎(chǔ)的通用技術(shù)之一。 3）激光測距 由于激光測距受惡劣的天氣，汽車的激烈震動，反射鏡表面摩損，污染等因素的影響，使反射的激光束在一定功率上探測距離比可能探測的最大距離減少1/2到 1/3損失很大，影響探測精度，所以它一般都應(yīng)用于防追尾碰撞當(dāng)中。其多用于高速公路上的防追尾碰撞。超聲波測距即是利用其反射特性，當(dāng)車輛后退時，超聲波距離 傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用指示燈及蜂鳴器把車輛到障礙物的距離及位置通知駕駛?cè)藛T，起到安全的作用。 4 圖 1 三只傳感器 圖 2 兩只傳感器 本設(shè)計的目的 本設(shè)計可望成為駕駛員特別是貨車以及公共汽車駕駛員的好幫手，可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車的如冷藏車、集裝 箱車、垃圾車、食品車、載貨車、公共汽車等倒車交通事故，另外還特別適用于夜間輔助倒車、倒車入庫以及進入停車場停車到位，甚至還能防止盜賊扒車，本設(shè)計成本低廉，性能優(yōu)良，市場前景極為廣闊，對提高我國汽車工業(yè)實際水平，具有較大的時間意義。另外，由于等同與水平探測角度的垂直探測角度顯得過大，往往對粗糙地面發(fā)生誤報，如果改為探測角度為 30176。 (3) 探測盲區(qū)問題 多數(shù)倒車?yán)走_(dá)的超聲波傳感器為 23 個，單個傳感器的水平探測角度約6070176。如此以來，等報警器報警后汽車再減速就很緊張，明顯感到預(yù)警時間不足。實驗知道一些駕駛員的習(xí)慣初始倒車速度 312km/月 ，即 m/s,。 汽車倒車防撞測距報警器一般有四種： 1嘀嘀聲加閃光， 2音樂聲加閃光， 3語音聲加閃光， 4倒車到危險距離時發(fā)出警報聲的超聲波倒車報警器，由于很多研究都采用的是特殊難 購的專用元件，使其難以推廣，本設(shè)計采用國內(nèi)生產(chǎn)的通用元件，成本較低廉，本設(shè)計使其在整個倒車過程中自動測量車尾到最近障礙物的距離，在倒車到極限距離時會發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注意剎車，如果和制動系統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動剎車。 關(guān)鍵字： 超聲波；汽車倒車；防撞；報警器；傳感器 1 Design of the Anticollision Alarm in Automobile Moving Backward Abstract The basic designing principle of the automobile anticollision system and the problems existed in the domestic and international are analyzed. In this paper, Not only ultrasonic range metering system also principle ,methods and procedures of the design according to the design were introduced. The car’ back up anticollision alarm is studied. When the distance reaches the limit point, the alarm can give out sound and light alarm, reminding drivers to brake. The design includes sending,receivingand is sent and received by ultrasonic transducer,which is equipped with directivity. piezoelectric element is used ,generally called RZT. In anticollision circuit, acoustooptic anticollision is applied for voice alarm. This designing adopts the mon ponent of domestic manufacturers, with low costs, reliable performance, and it is easy to be popularized. Key words: ultrasonlc car’back up anticollision alarm sensor 2 目 錄 .............................................................. 3 國內(nèi)外發(fā)展的概況以及存在的問題 ................................ 3 本設(shè)計的目的 .................................................. 4 研究意義 ...................................................... 4 ...................................... 4 ...................................................... 4 方案的擬定條 件 ................................................ 6 模型的建立 .................................................... 7 方案的擬定 .................................................... 8 測距報警器的電路原理框圖 .................................. 8 工作原理 .................................................. 8 設(shè)計計算的主要方法和內(nèi)容 ...................................... 9 ..................................................... 9 聲波 ..................................................... 10 超聲波傳感器 ............................................. 10 .................................... 10 元件選擇 ..................................................... 10 實驗安裝 ..................................................... 11 調(diào)試過程及方法 ............................................... 13 ： ................................................... 14 ............................................................. 14 致謝 ............................................................... 16 參考文獻 ........................................................... 17 附錄 ............................................................... 18 3 國內(nèi)外發(fā)展的概況以及存在的問題 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量也在大幅攀升。報警電路部分是利用聲光報警器，將信號傳遞之后，可實現(xiàn) 語音報警。本設(shè)計利用超聲波傳感器進行信號的發(fā)射和接收，包括發(fā)射、接收以及報警電路三個部分。汽 車 倒 車 防撞 報 警器的 設(shè)計 摘 要 分析了汽車倒車防撞系統(tǒng)的基本設(shè)計原理以及目前國內(nèi)外此類防撞系統(tǒng)存在的問題， 較詳細(xì)的介紹超聲波測距系統(tǒng)以及根據(jù)該系統(tǒng)設(shè)計的原理、方法和步驟，研制的汽車倒車防撞報警器。這種報警器在汽車倒車過程中達(dá)到極限位置的時候，能自動檢測車尾障礙物的距離并發(fā)出聲光報警，提醒司機剎車。超聲傳感器的主要元件是采用壓電元件鋯鈦化鉛（一般稱為 RZT），具有很強的方向性。本 設(shè)計采用國內(nèi)生產(chǎn)廠家的通用元件，成本低，性能可靠，有利于推廣。交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟損失，針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢在必行。 (1) 預(yù)警時間不足 最大有效探測距離的問題，大多數(shù)倒車?yán)走_(dá)的最大有效探測距離：墻面小于,行人 m。現(xiàn)以平均 m/s計算，倒車?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)僅有 s，對行人只 有 s。 (2) 反映速度遲鈍 多數(shù)成品倒車?yán)走_(dá)的顯示速度因為考慮到抗干擾等因素，顯示更新的速度約，即在 顯示一次距離，根據(jù)以上的推斷，從倒車?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到發(fā)出警報如果需要 3s秒，這時車已經(jīng)行使了 ，這顯然感到反應(yīng)遲鈍。這樣勢必造成 23 個盲區(qū)，如圖 1，而增加傳感器的個數(shù)不但增加成本， 而且提高報警器的故障率。的傳感器不會誤報，但是不能有效的探測約 30cm高的路堤，造成倒車時碰到后保險杠的問題。 研究意義 超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，應(yīng)用于汽車停車的前后左右防撞的近距離，低速狀況，以及在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?—— 折射，反射，干涉，衍射，散射。 方案比較 在現(xiàn)代測距系統(tǒng)當(dāng)中，還有以下測距方法： 1）毫米雷達(dá)測距 毫米雷達(dá)測距能夠探測多目標(biāo)，多目標(biāo)分辨力好，探測精度高，受天氣影響小，但存在電磁干擾問題，必須防止因雷達(dá)裝置相互間以及其他通信設(shè)施的電磁波干擾而發(fā)生誤動作。 5 2）攝相系統(tǒng)測距 目標(biāo)攝像系統(tǒng)模仿人體視覺原理，測量精度高，但目前價格較高，同時受到軟件和硬件制約，成像速度角慢。 4）紅外測距 它主要應(yīng)用于夜間行車或在軍事上使用。超聲技術(shù)是通過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程而完成的。 超聲波遙控是近距 離遙控中的一種實際方法，人耳能夠聽到的聲音頻率大約為 20Hz20kHz，低于 20Hz和高于 20kHz的聲音，人耳一般都聽不到，人把高于20kHz 的聲波稱為超聲波。超聲波具有方向性，即傳播的能量比較集中，這一點與可聽見的聲波不同。 超聲波測距的基本原理同聲納回聲定位法的原理是基本相同的，超聲波發(fā)生器不斷發(fā)射出 40kHz 超聲波，并給測 量邏輯電