本文摘要:第一章超声波距离测量是典型的未知测量方法,与激光距离测量、红外距离测量相比,不容易受到外界光线、颜色和电磁场的影响。

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第一章超声波距离测量是典型的未知测量方法,与激光距离测量、红外距离测量相比,不容易受到外界光线、颜色和电磁场的影响。更适合黑暗、电磁干扰、毒性、灰尘或烟雾的险恶环境。更有利于识别具有半透明度和方差差异的物体。由于声波在空气中传播的速度大于光和无线电波的传播速度,因此对时间测量精度的拒绝大于激光测距、微波测距等系统,因此超声波测距系统电路不易构建,结构简单,成本低,超声波在传播过程中不受烟雾、空气可见性等因素的影响,被广泛应用于转向灯防撞雷达、海洋测量等多种场合。

2超声波测距的基本原理超声波测距的基本工作原理是测量超声波在空气中传播的时间,以超声波传播时间和传播速度确认与障碍物的距离,即脉冲-脉冲方式。该方法的基本电路框图如图1的右图所示。由升降机传感器、升降机电路、接管传感器、交接放大电路、脉冲信号处理电路、单片机控制电路等组成。

升频电路是工作频率为40khz的多谐振荡器,多谐振荡器不受单片机控制,产生一定量的升频脉冲驱动超声波升频传感器,激励超声波在空气中传播,障碍光进入后回来。(约翰肯尼迪,北方Exposure(美国电视),成功)超声波接管传感器通过压电转换的原理,将从障碍物返回的脉冲信号转换为电信号。由于信号宽度小(几至10毫伏),低噪音比例、40khz带通滤波电路中脉冲信号必须缩放到一定宽度,故障分量少,脉冲波处理电路中转换为方波信号,进行单片机系统展开时间测量和距离标记。

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超声波发射器在特定方向上举起超声波,与发射时间同时开始计时,超声波在空气中传播,途中遇到障碍物立即返回,超声波接收器收到反射波后立即停止计时。超声波在空气中传播的速度为340米/秒,可以根据计时器记录的时间T计算辐射点与障碍物的距离(s=ct/2)。在启动升空电路的同时,启动单片机内部的计时器t0,利用计时器的计数功能记录超声波升空的时间和接收反射波的时间。

收到超声波反射波后,进入接管电路后发生升跳,int0端产生中断请求信号,单片机请求外部中断请求,继续运行外部中断服务子程序,加载时间差,计算距离。3超声波测距的误差分析3.1环境温度对测量精度的影响成像距离测量要考虑介质的弹性系数和密度对音速的影响。

气体中流体、温度、湿度等因素不会引起密度的变化,气体中的音速主要不受密度的影响,超声波在液体中传播速度最慢,在气体中传播速度最快。气体的音速不受温度的影响。

超声波在空气中传播的速度,T为绝对温度,c0=331.4m米/秒。因为音速与温度有关,所以为了提高测量精度,设置温度检测电路,根据实际测量的温度值,使用公式计算超声波速度,并校准最终测量结果。

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