【正文】 自動增益可調(diào)功能。在超聲波測距時溫度對超聲波測距精度影響最為嚴重，據(jù)此在超聲波測距部分設計溫度補償措施，可實現(xiàn)降低測距誤差。同時，研究影響超聲波測距精度的因素。2. 對目前超聲波測距技術進行深入研究分析。1. 分析當前主流的測距技術，如雷達測距技術、紅外測距技術、激光測距技術以及超聲波測距技術等。我國超聲波儀器的研制與生產(chǎn)，雖然有較大發(fā)展，但是在精度、盲區(qū)控制、體積重量方面與國外同類產(chǎn)品任然存在一定差距。高智能化檢測儀器只有能滿足檢測條件，使用環(huán)境，重復性測試內(nèi)容等基木情況一樣，才可充分發(fā)揮其特有功能。超聲波測距方面目前計算機市場價格大幅度下降，采用非一體化超聲波檢測儀器，計算機可發(fā)揮它一機多用的各種功能，實際上是最大的節(jié)約。從技術先進性角度來講與國外同類產(chǎn)品仍有一定距離。國內(nèi)汽車自動防撞技術方面的研究，主要在一些大型汽車企業(yè)和科研院所開展，如：長春一汽、上海大眾、東風汽車、交通部科學研究所、武漢汽車研究所、清華大學汽車系、北京理工大學機械系等。沃爾沃公司在轎車上加裝了夜視儀，夜視儀能夠顯示前燈照射距離以外的物體，顯示車的前照燈與車前障礙物的距離，提示司機剎車，但是沒有介紹沃爾沃公司的防撞器能不能自動剎車，能不能自動關閉天窗。這個系統(tǒng)的特點是：(1) 能夠自動測出前方障礙物的速度和距離；(2) 執(zhí)行機構能夠自動啟動剎車裝置，自動關閉車的側窗、天窗，自動調(diào)整座椅位置。美國的《大眾機械師》雜志介紹了戴姆勒克萊斯勒公司汽車防撞器的研究情況。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及存在的主要問題國際上如德國、日本、美國等先進的汽車生產(chǎn)國，在十年前已經(jīng)開始了主動防撞安全裝置的研究與開發(fā)。但激光和雷達測距造價偏高，不利于廣泛的普及應用，在某些應用領域有其局限性，相比之下，超聲波方法具有明顯突出的優(yōu)點：超聲波方法作為非接觸檢測和識別的手段，已越來越引起人們的重視。實現(xiàn)距離非接觸檢測的方法很多。由于總線系統(tǒng)具有傳輸速率高，抗干擾能力強，硬件連接方便等突出特點，非常適合用于汽車系統(tǒng)中，解決眾多測試與控制儀器之間的數(shù)據(jù)交換問題。在這種情況下，如果仍采用常規(guī)的布線方式，即電線一端與開關相接，另一端與用電設備相通，將導致車上電線數(shù)目的急劇增加，使得電線的質量占整車質量的4％左右。汽車已經(jīng)是一種非常成熟的工業(yè)制成品。 倍、 倍、 倍。我國交通死亡率遠遠高于其他國家。1 選題背景 題目來源其他 研究的目的和意義隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大副攀升。超聲波傳感器的特性：；、波束角可以通過制作工藝控制得很窄，有利于抗聲波干擾設計；，易于抗電磁干擾設計。頻率高于20Hz的超聲波不僅波長短、方向性好、能夠呈射線定向傳播，而且碰到界面就會有顯著反射。聲波的發(fā)射和接收是自然界中的普遍現(xiàn)象。微波系統(tǒng)測距范圍較遠，由于采用相控陣天線成像技術，已達到了實用化的程度，只是目前成本居高不下。我國在這一領域起步較晚，目前由于存在報警系統(tǒng)本身的可靠性或誤報警等問題，尚未見到有批量化生產(chǎn)和裝備汽車的報道。前 言國際上先進國家自80年代末開始研究汽車防撞系統(tǒng)。90年代初，美國、德國、日本相繼報道在民用汽車上裝備防撞預警系統(tǒng)。防撞有微波、激光和超聲等多種方法。國內(nèi)已有公司設計出激光汽車防撞系統(tǒng)樣品，但由于激光波束較窄、路障報告率偏低而暫時不能推廣。頻率低于20KHz的聲波人耳可辨，進行著各式各樣、錯綜復雜的自然聲音傳遞，因背景復雜而不利做測試媒體使用。這些特性有利于選用超聲波做媒體，測定物體的位置、距離甚至形狀等。另外，超聲系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定可靠，應用前景好。交通擁擠狀況也日趨嚴重，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。我國目前的交通安全相當于發(fā)達國家上個世紀70 年代水平。針對這種情況，設計一種響應快，可靠性高且較為經(jīng)濟的汽車防撞預警系統(tǒng)勢在必行。尤其在機械方面幾乎沒有太多的潛力可挖，目前主要在電控方面豐富和加強， 隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，汽車上的電子控制單元越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電控門窗裝置和主動懸架等等。另外，電控系統(tǒng)的增加雖然提高了轎車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性，但隨之增加的復雜電路也降低了汽車的可靠性，增加了維修的難度。汽車防撞預警系統(tǒng)的核心在于快速、準確地測量出汽車與障礙物之間的距離，并及時發(fā)出報警信號，同時通知其它的汽車控制系統(tǒng)（如剎車系統(tǒng)）以達到防止碰撞的目的。目前，非接觸式測距系統(tǒng)常采用超聲波、激光和雷達。在機器人避障、導航系統(tǒng)、機械加工自動化裝配及檢測、自動測距、無損檢測、超聲定位、汽車倒車、工業(yè)測井、水庫液位測量等方面已經(jīng)有了廣泛的應用。戴姆勒克萊斯勒公司和沃爾沃公司在汽車防撞器方面走在世界前列。該防撞器結構主要是兩個測距儀和一個影像系統(tǒng)，能夠測出安全距離，如果發(fā)現(xiàn)車前有障礙物，計算機能夠自動引發(fā)剎車裝置。當乘客遭受撞擊時，最大限度受到氣囊的保護；(3) 能夠感知車的行駛狀態(tài)，如果傳感器感到車在左右搖擺，或者感到車內(nèi)的酒精濃度過高，它能夠自動剎車或者自動鎖死方向盤。戴姆勒克萊斯勒公司以及沃爾沃公司的防撞器也有一些缺點：不能防止誤操作，如你要超車，車的自動防撞器測出兩車的間距小于安全距離，自動防撞器會自動通知汽車控制中心啟動自動剎車系統(tǒng)執(zhí)行減速操作。但是， 現(xiàn)在已有的產(chǎn)品的種類并不是很多。另外，無論是國內(nèi)還是國外的汽車自動防撞器車間距離檢測的精度和盲區(qū)控制以及執(zhí)行機構的靈活性上仍然有很大的發(fā)掘潛力。過去那種全功能的儀器設置，還不如單獨的超聲儀，計算機可充分發(fā)揮各自特點。儀器設計也應從實際情況出發(fā)，才能滿足用戶的要求。 要解決的主要問題及應達到的技術要求本文設計通過對超聲波在媒介中的傳播特性、超聲波傳感器工作機理分析設計一種基于超聲波測距汽車防撞預警系統(tǒng)并且在此基礎上對超聲波傳播特性進行實驗研究。針對它們的特點以及應用領域再結合課題的研究方向選用超聲波測距可實現(xiàn)對障礙物的檢測。分析超聲波的特點、類型及其在介質中的傳播特性，在此基礎上研究分析了超聲波傳感器的原理、結構、種類、主要參數(shù)及選型標準。本設計超聲波傳感器選用CSB40T和CSB40R,可實現(xiàn)超聲波的產(chǎn)生和接收。3. 研究目前超聲波測距部分的信號調(diào)理措施，如BJT放大電路、集成運放、甲類功率放大電路、乙類功率放大電路、丙類功率放大電路、甲乙類功率放大電路、雙電源互補對稱功率放大電路等。 研究的指導思想和技術路線我國購置私家車人數(shù)急劇增加，道路車流量也越來越大，在行駛和停車時出現(xiàn)汽車碰撞的事故也越來越多。因此，從保障行車安全出發(fā)，發(fā)展汽車防撞技術十分必要，世界各國也在為此投入大量的人力和物力。本文將從從各種測距傳感器原理出發(fā)，提煉出防撞模型并進行電路設計，得基于超聲波傳感器的汽車防撞預警系統(tǒng)。2 方案論證汽車防撞報警系統(tǒng)設計的方案選擇主要體現(xiàn)在測距系統(tǒng)的選擇上方案一超聲波防撞測術：超聲波防撞技術主要是利用超聲波回聲測距原理，測量出車后一定距離內(nèi)的物體，及時顯示出車后障礙物的距離和方位，按照安全區(qū)、警示區(qū)、緊急停車區(qū)分段距離給出報警或語音信號，以警示車輛處于不同的緊急狀態(tài)，司機可據(jù)此作出相應措施，防止事故的發(fā)生。通常發(fā)射器、接收器可用一體化收發(fā)器完成，信號處理電路通過89C51或89C52系列單片機實現(xiàn)。此外，對于遠距離的障礙物，由于反射波過于微弱，測距靈敏度下降。它利用電磁波發(fā)射后遇到障礙物反射的回波對其不斷檢測，計算出與前方或后方障礙物的相對速度和距離，經(jīng)過分析判斷，對構成危險的目標按程度不同進行報警，控制車輛自動減速，直到自動剎車。方案三激光測距避撞技術：激光測距的工作原理與微波雷達測距相似，具體的測距方式有連續(xù)波和脈沖波兩種。激光脈沖測距是利用測量往返脈沖間隔時間，獲知距離。激光雷達避撞裝置是為防止高速公路上汽車追尾而設計的，該裝置結構包括發(fā)光部、受光部、計算車間距離的微處理器、信號處理電路、顯示裝置、車速傳感器等組成。超聲波測距的原理簡單、制作方便、成本低。當要測量距離較遠的目標時，一方面由于發(fā)散而使能量大大降低，另一方面會使分辨力下降，導致將鄰車道的車輛或路邊的物體作為測量目標。系統(tǒng)后端信號處理機可根據(jù)使用要求連接、控制轎車的自動操作系統(tǒng)達到自動減速慢速行車或緊急剎車等目的。激光測距系統(tǒng)是一種光學雷達，它具有測量時間短，測距遠，誤差小、分辨力高等優(yōu)點，激光測距系統(tǒng)的缺點是技術尚不成熟，價格偏高，不利于廣泛的普及應用，在某些應用領域有其局限性。超聲波測量距離測量精度能達到工業(yè)實用的要求，得到了廣泛的應用，因此，在此課題中選用了超聲波測距系統(tǒng)。它能夠自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、行人、或其他障礙物體，同時檢測出障礙物距車輛的距離，根據(jù)需要發(fā)出警報或同時發(fā)信號給控制系統(tǒng)采取制動或規(guī)避等措施，以避免碰撞的發(fā)生。防撞預警系統(tǒng)結構框圖如4所示圖4 汽車防撞預警系統(tǒng)結構框圖超聲波測距部分由超聲波發(fā)送電路和超聲波接收電路組成。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，