【正文】 ...................................................................................................32 溫度校正.................................................................................................................33 本章小結(jié).................................................................................................................33第 5 章 調(diào)試過(guò)程.................................................................................................................34 調(diào)試環(huán)境.................................................................................................................34 LCD 程序調(diào)試過(guò)程......................................................................................34 發(fā)送 40kHZ 脈沖信號(hào)子程序調(diào)試 ............................................................34 溫度傳感器的調(diào)試......................................................................................34 實(shí)驗(yàn)結(jié)果.................................................................................................................35西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 VIII 本章小結(jié).................................................................................................................35總 結(jié)...................................................................................................................................36致 謝...................................................................................................................................37參考文獻(xiàn)...............................................................................................................................38附錄 1 超聲測(cè)距源程序.......................................................................................................39附錄 2 超聲測(cè)距原理圖......................................................................................................50附錄 3 硬件實(shí)物圖..............................................................................................................51西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文1第 1 章 緒 論加 652783983 代做論文設(shè)計(jì)高速度，高效率是現(xiàn)代工業(yè)的標(biāo)志，而這是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上的。當(dāng)然，這與數(shù)十年來(lái)多方的重視和廣大從業(yè)人員的艱辛努力，使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在這方面已具有一定的能力有關(guān)。沒(méi)有無(wú)損檢測(cè)，我們就不可能享有目前在這些領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。超聲技術(shù)就是一項(xiàng)典型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。可想而知，它的應(yīng)用，必將在未來(lái)展現(xiàn)出奪目的光輝。但由于超聲波傳播聲時(shí)難于精確捕捉，溫度對(duì)聲速的影響等原因，使得超聲波測(cè)距的精度受到了很大的影響，限制了超聲測(cè)距系統(tǒng)在測(cè)量精度要求更高的場(chǎng)合下的應(yīng)用。而由于超聲波的速度相對(duì)光速小的多，其傳播時(shí)間比較容易檢測(cè)，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，因而人類(lèi)采用仿真技能利用超聲波測(cè)距。因?yàn)樗欠墙佑|式的，所以它就能夠在某些特西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文2定場(chǎng)合或環(huán)境比較惡劣的情況下使用。我國(guó)超聲波檢測(cè)技術(shù)是從無(wú)到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。五十年代，我國(guó)開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。五十年代末六十年代初，國(guó)內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。直至七十年代中期，因超聲波檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以?xún)x器沒(méi)有多大發(fā)展，仍使用電子管式的 UCT2，CTS10 型儀器。從此，超聲波檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入有計(jì)劃，有目的的研究階段。如羅馬尼亞 N2701 型超聲波測(cè)試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重 10kg。1978 年 10 月，中國(guó)建筑科學(xué)院研制出 JC2 型便攜式超聲波檢測(cè)儀。同期研制出的超聲檢測(cè)儀器還有 SC2 型，CTS25 型， SYC2 型超聲波檢測(cè)儀。隨著檢測(cè)技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)超聲檢測(cè)儀器的功能要求越來(lái)越高，單數(shù)碼顯示的超聲檢測(cè)儀測(cè)讀會(huì)帶來(lái)較大的測(cè)試誤差。隨后具有檢測(cè)，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。其中，煤炭科學(xué)研究院研制的 2022A 型超聲分析檢測(cè)儀，是一種內(nèi)帶微處理器的智能化測(cè)量?jī)x器，全部操作都處于微處理器的控制管理之下，所有測(cè)量值，處理結(jié)果，狀態(tài)信息都在顯像管上顯示出來(lái)，并可接微型打印機(jī)打印。與國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。過(guò)去那種全功能的儀器設(shè)置，還不如單獨(dú)的超聲儀，計(jì)算機(jī)可充分發(fā)揮各自特點(diǎn)。儀器設(shè)計(jì)也應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，才能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達(dá)測(cè)距、激光測(cè)距及超聲波測(cè)距。超聲測(cè)距在液位測(cè)量、機(jī)械手控制、車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。例如。隨之而來(lái)的是交通事故與日俱增，城市里尤其突出。還有在水中探測(cè)，軍事，醫(yī)療中的超聲診斷和治療等方面有重要作用，而且測(cè)量精度在不斷的提高，另外在移動(dòng)機(jī)器人研制也廣泛應(yīng)用。目前這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，不斷提出新課題，具有廣闊的發(fā)展前景。通過(guò)該課題的設(shè)計(jì)，讓自己學(xué)習(xí)到超聲測(cè)距的相關(guān)知識(shí)，包括對(duì)超聲波，傳感器學(xué)習(xí)，超聲波傳感器的應(yīng)用，了解了超聲波與其他學(xué)科的關(guān)系，擴(kuò)大了知識(shí)面，培養(yǎng)了自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，實(shí)際動(dòng)手的能力。從各功能模塊一一設(shè)計(jì)。 各章節(jié)主要內(nèi)容論文第一章闡述了本課題的研究背景。第三章是對(duì)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。第四章介紹了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，畫(huà)出了各部分的程序流程圖。加 652783983 代做論文設(shè)計(jì)加 652783983 代做論文設(shè)計(jì)加 652783983 代做論文設(shè)計(jì)西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文5第 2 章 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)第 3 章 加 652783983 代做論文設(shè)計(jì)本課題要設(shè)計(jì)制作是一個(gè)數(shù)顯超聲波測(cè)距儀。這一章主要介紹了超聲波測(cè)距原理，系統(tǒng)方案的選擇比較與實(shí)施，為后一章節(jié)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)提供依據(jù)。我們知道，電磁波的傳播速度為3 m／s，常溫下，超聲波在空氣中的傳播速度810大約為340 m／s，其速度相對(duì)電磁波是非常慢的。 　A = A(X)cos( t+ kx) (21) ?A(X) = (22)0xe??式中，A(X) 為振幅， 為常數(shù), 為圓頻率，t為時(shí)間， X為傳播距離，k= 為波0 2/??數(shù)， 為波長(zhǎng)， 為衰減系數(shù)。在空氣里， a=2 /cm，當(dāng)振動(dòng)的聲波1320s?頻率f=40kHz(超聲波)代入式(23) 可得: =3．2 ，即1／ =31m；若f=30 ?4cm??kHz，則1／ =56m。在(1／ )長(zhǎng)度上，平面聲波的振幅衰減為原來(lái)的e分之一，由此可以看出，頻率越高，衰減得越厲害，傳播的距離也越短。 超聲波傳感器傳感器行業(yè)是知識(shí)密集、技術(shù)密集的行業(yè)，它與許多學(xué)科有關(guān)，它的種類(lèi)繁多。目前常用的超聲傳感器有兩大類(lèi)，即電聲型與流體動(dòng)力型。流體動(dòng)力型中包括有氣體與液體兩種類(lèi)型的哨笛。壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類(lèi)。其具有下列的特性：把這種材料置于電場(chǎng)之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變；相反，對(duì)這種材料施以外力，則由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場(chǎng)。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵(lì)后產(chǎn)生振動(dòng)，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價(jià)格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。也就是說(shuō)，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，0f這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣等媒介，便會(huì)發(fā)出超聲波。雙壓電晶片如圖 21 所示，當(dāng)在 AB 間施加交流電壓時(shí)，若 A 片的電場(chǎng)方向與西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文7極化方向相同，則下面的方向相反，因此，上下一伸一縮，形成超聲波振動(dòng)。壓電陶瓷晶片有一個(gè)固定的諧振頻率，即中心頻率 。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。利用這一特性可制成各種頻率的超聲傳感器 [12]。金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。對(duì)圓片傳感器來(lái)說(shuō)，它的大小與工作波長(zhǎng)λ，傳感器半徑r有關(guān)。當(dāng)f 選定后，指向角θ近似于傳感器半徑成0 0fC??0反比。鑒于目前電子市場(chǎng)的壓電傳感片規(guī)格有限，為降低本次設(shè)計(jì)成本，在不降低空間分辨率的情況下，選用國(guó)產(chǎn)現(xiàn)有壓電傳感器片最大半徑r=，故 =75 。此時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會(huì)降低，甚至沒(méi)有放大作用，這種現(xiàn)象稱(chēng)為阻塞。根據(jù)阻塞區(qū)內(nèi)的缺陷回波高度對(duì)缺陷進(jìn)行定量評(píng)價(jià)會(huì)使結(jié)果偏低，有時(shí)甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。因此，在一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，加在接收放大器輸入端的發(fā)射信號(hào)幅值仍具有一定幅值高度，可以達(dá)到限幅電路的限幅電平V ；另外，接收探頭上接收到的各種反射信號(hào)卻遠(yuǎn)比發(fā)射信號(hào)小，即使M在離探頭較近的表面發(fā)射回來(lái)的信號(hào)，也達(dá)不到限幅電路的限幅電平。在超聲波檢測(cè)過(guò)程中，接收信號(hào)的衰減總是比發(fā)射信號(hào)余振衰減慢的多。減小盲區(qū)的方法有以下幾種措施：壓縮發(fā)射脈沖寬度發(fā)射端采用減幅振蕩脈沖或單個(gè)脈沖，可使余震(拖尾)減少，此法常用于短距離測(cè)量距離。另一方面，可使遠(yuǎn)處的回波信號(hào)的幅度西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文9增大，以提高測(cè)量的精度。量程主要決定于接收信號(hào)的幅值應(yīng)大于規(guī)定的閾值。噪聲有兩類(lèi)，一類(lèi)電噪聲，在處理上同其它電子儀器一樣，另一類(lèi)為機(jī)械噪聲，其中工業(yè)噪聲頻率較低，對(duì)液介式超聲測(cè)距儀，工作頻率較高，可以避開(kāi)工業(yè)噪聲頻譜段。這時(shí)要求對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行頻譜分析，盡量避免與噪聲頻率重疊。相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限；聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響。其原理為：檢測(cè)從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間，即渡越時(shí)間?？紤]實(shí)際情況，采用異地脈沖反射式來(lái)測(cè)距，即需測(cè)距離是聲波傳輸距離的一半。由下式計(jì)算測(cè)量誤差為 (26)LTV???A式中， 為測(cè)距誤差，V為聲速， 為時(shí)間測(cè)量誤差， 為聲速誤差。因此，實(shí)現(xiàn)聲波測(cè)距必須避開(kāi)直接測(cè)量時(shí)間的方法，才能獲得實(shí)用的測(cè)長(zhǎng)精度。也就是對(duì)渡越時(shí)間的計(jì)算。 發(fā)射換能器 a 障礙物西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文10障礙物超聲換能器超聲換能器接收電路發(fā)射電路主控制器顯示單元溫度測(cè)試RS232 電平轉(zhuǎn)換 pc 機(jī) L S接收換能器 圖 23 超聲測(cè)距原理圖加 652783983 代做論文設(shè)計(jì) 從圖 23 中可以看出，由于本設(shè)計(jì)采用收發(fā)分體換能器，發(fā)射換能器和接收換能器存在一