超聲波測(cè)距裝置設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述-閱讀頁(yè)
2025-07-15 09:34本頁(yè)面
【正文】 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f0交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，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。5．超聲波測(cè)距原理簡(jiǎn)介總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。由此可見(jiàn)，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的?！ 〕暡y(cè)距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等的距離測(cè)量，雖然目前的測(cè)距量程上能達(dá)到百米，但測(cè)量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級(jí)。在精密的液位測(cè)量中需要達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，但是目前國(guó)內(nèi)的超聲波測(cè)距專用集成電路都是只有厘米級(jí)的測(cè)量精度。 超聲波測(cè)距誤差分析 根據(jù)超聲波測(cè)距公式L=CT，可知測(cè)距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。測(cè)距誤差s△t() ≈ 。使用的12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C51單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用89C51定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。 已知超聲波速度與溫度的關(guān)系如下： 式中： r —?dú)怏w定壓熱容與定容熱容的比值， R —?dú)怏w普適常量，K1， M—?dú)怏w分子量，103kg 近似公式為：C=C0+T℃ 式中：C0為零度時(shí)的聲波速度332m/s； T為實(shí)際溫度(℃)。例如當(dāng)溫度0℃時(shí)超聲波速度是332m/s, 30℃時(shí)是350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。 超聲波發(fā)射與接收電路是整個(gè)系統(tǒng)的重要部分，因此確定一種好的設(shè)計(jì)方案關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)的精確性和安全可靠性。 設(shè)計(jì)方案一：由施密特振蕩器和數(shù)字功放電路組成。接收電路主要由回波放大接收及比較控制電路組成。因此A1應(yīng)輸出高電平，但由于D1相位作用，A1輸出低電平，即RS觸發(fā)器的=0，Q=1，=1,，=0。脈沖過(guò)后，=1，=1，Q=0，=1。它的前沿使A1輸出低電平。 由于發(fā)射探頭和接收探頭都是平行放置且距離較近，發(fā)射探頭發(fā)射超聲波時(shí)，接收探頭會(huì)引起強(qiáng)烈的感應(yīng)信號(hào)，因此必須將其隱去。這段時(shí)間稱為盲區(qū)，約2ms。當(dāng)發(fā)射探頭發(fā)射超聲波時(shí)接收換能器接收到的第一個(gè)波是串?dāng)_直通波，也稱泄漏波它是近源的波束旁瓣或通過(guò)繞射由發(fā)射換能器直接到達(dá)接收換能器而造成的。所以必須將其隱去,同步脈沖加至比較器A2時(shí)，加至A1同相端，由于C1延遲作用，A1同相端將產(chǎn)生一定寬度和高度的方波，（4）所示。總 結(jié)通過(guò)為期三周的資料查閱，使我初步了解了超聲波測(cè)距的基本原理和硬件模塊，從而了解完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，并且尋找到了問(wèn)題的突破口。2. 熟悉在C語(yǔ)言環(huán)境中對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。4. 注重實(shí)踐，最后做出實(shí)
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