10米超声波测距
超声波测距参数
关键词 单片机AT82S51超声波传感器测量距离
一、设计要求
设计一个超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.10-3.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
3.超声波检测接受电路
参考红外转化接收期刊的电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当改变C4的大小，可改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。
d=(C*T0)/2=172T0/10000cm（其中T0为计数器T0的计数值）
测出距离后结果将以十进制BCD码方式LED,然后再发超声波脉冲重复测量过程。主程序框图如下
3.超声波发生子程序和超声波接收中断程序
超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送2个左右的超声波信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12us左右，同时把计数器T0打开进行计时。超声波测距器主程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（INT0引脚出现低电平)，立即进入中断程序。进入该中断后就立即关闭计时器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成功。
硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为0.07～5.5m，测距仪最大误差不超过1cm。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
毕业设计方案超声波测距仪的设计方案
毕业设计方案超声波测距仪的设计方案1. 引言超声波测距仪是一种常用的测量设备，可以通过发送超声波信号并接收回波来测量距离。
本文将介绍一种基于超声波的测距仪设计方案，用于毕业设计项目。
2. 设计目标本设计方案的主要目标是设计一种精确、稳定、成本效益高的超声波测距仪。
具体而言，设计要求如下：- 测距范围：至少10米- 测量精度：在0.5%以内- 响应时间：小于100毫秒- 成本：尽可能低廉- 可靠性：能够在不同环境条件下稳定工作3. 设计原理超声波测距仪的工作原理是利用超声波在空气中传播速度恒定的特性，通过测量超声波的往返时间来计算距离。
一般来说，超声波测距仪由发射模块和接收模块组成。
发射模块：发射模块用于发送超声波信号，通常由脉冲发生器和超声波发射器组成。
脉冲发生器用于产生短暂的高频脉冲信号，驱动超声波发射器将信号转换成超声波信号并发射出去。
接收模块：接收模块用于接收反射回来的超声波信号，并将其转换成电信号。
接收模块一般由超声波接收器和信号处理电路组成。
超声波接收器将接收到的超声波信号转换成电信号，并通过信号处理电路进行放大、滤波和波形整形等处理，得到可用的测量信号。
距离计算：通过测量超声波的往返时间，可以计算出距离。
超声波在空气中的传播速度约为340米/秒，因此距离可以通过距离等于速度乘以时间的公式来计算。
4. 硬件设计硬件设计是实现超声波测距仪的关键。
以下是硬件设计方案的主要组成部分：超声波发射器和接收器：选择适当的超声波发射器和接收器是关键。
一般来说，发射器和接收器的频率应该相同，常见的频率有40kHz和50kHz。
此外，发射器和接收器需要具有相匹配的电特性，以确保信号的传输和接收的准确性。
脉冲发生器：脉冲发生器的设计应考虑到发射模块的需求，需要产生高频、短暂的脉冲信号。
常用的脉冲发生器电路有多谐振荡电路和555定时器电路等。
信号处理电路：接收到的超声波信号需要进行处理，以便得到可用的测量信号。
超声波测距实验方法与精度控制
超声波测距实验方法与精度控制超声波测距是一种常见的测量距离的方法，它利用超声波在空气中传播的特性来测量目标物体与测量设备之间的距离。
在这篇文章中，我们将探讨一些常见的超声波测距实验方法以及如何控制测量的精度。
首先，让我们了解一下超声波测距的基本原理。
超声波是一种高频声波，其频率通常在20kHz至100kHz之间。
超声波在空气中传播的速度约为343米/秒，而且能够在相对较远的距离内传播。
当超声波遇到目标物体时，一部分声波会被反射回来，并被接收器接收到。
根据超声波的传播时间和传播速度，我们可以计算出目标物体与测量设备之间的距离。
一种常见的超声波测距实验方法是使用超声波传感器。
这种传感器通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器将超声波发送出去，然后接收器接收到反射的声波。
通过测量超声波的传播时间，我们可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
这种方法可以广泛应用于自动测距和避障系统中。
为了保证测量的精度，我们需要注意几个因素。
首先是超声波的传播速度。
理想情况下，超声波在空气中的传播速度是恒定的，但实际上会受到温度、湿度等环境因素的影响。
在实验中，我们可以通过校准传感器来调整超声波的传播速度，以提高测量的准确性。
另一个影响测量精度的因素是信号的干扰。
超声波测距设备通常会受到外部噪声的影响，如其他电子设备的干扰或者周围环境的声波干扰。
为了减小信号干扰，我们可以使用滤波器来滤除高频或低频噪声，使得接收到的信号更加清晰。
此外，超声波测距还受到目标物体的形状和材质的影响。
不同形状和材质的物体对超声波的反射和吸收情况有所不同，这会影响测量的精度。
在实验中，我们可以通过测量不同形状和材质的物体来研究这种影响，并进行相应的修正。
在进行超声波测距实验时，我们还需要注意测量的范围。
超声波的传播距离是有限的，而且会随着距离的增加而衰减。
因此，在选择超声波测距设备时，我们需要根据实际需求确定测量范围，并选择适合的设备。
此外，为了提高测量精度，我们还可以使用多个传感器进行测量，并取其平均值来进行校正。
超声波测距原理
超声波测距原理超声波测距是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的一种技术。
它通常被应用在工业自动化、智能车辆、无人机等领域，具有测距精度高、反射面要求低、不受光照影响等优点。
超声波测距的原理基于声波在空气中的传播速度恒定的特性，通过测量超声波的发射和接收时间来计算距离。
首先，超声波传感器会发射一束超声波脉冲，这个脉冲会在空气中以声速传播。
当这个脉冲遇到一个物体时，部分声波能量会被物体反射回传感器。
传感器会立即切换成接收模式，开始接收反射回来的超声波。
通过测量发射和接收超声波的时间差，可以计算出物体与传感器之间的距离。
超声波测距的原理可以用以下公式表示，距离 = 时间差×声速 / 2。
其中，时间差是发射和接收超声波的时间间隔，声速是超声波在空气中传播的速度。
由于超声波在空气中的传播速度大约为340m/s，因此可以通过测量时间差来计算出物体与传感器之间的距离。
超声波测距的精度受到多种因素的影响，其中包括超声波传感器的发射频率、接收灵敏度、环境温度、声波反射面的性质等。
发射频率越高，测距精度越高，但穿透能力越弱；而接收灵敏度则决定了传感器对反射回来的超声波的捕捉能力。
环境温度的变化会影响声速，从而影响测距的准确性。
此外，反射面的性质也会影响超声波的反射情况，不同的材质和形状都会对超声波的反射产生影响。
为了提高超声波测距的精度和稳定性，通常需要对传感器进行校准和滤波处理。
校准可以通过对传感器的发射频率和接收灵敏度进行调整，以及通过环境温度的补偿来提高测距的准确性。
滤波处理则可以通过滤除噪声信号和干扰信号，使测距结果更加稳定可靠。
总的来说，超声波测距原理是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的一种技术。
它通过测量超声波的发射和接收时间来计算物体与传感器之间的距离，具有测距精度高、反射面要求低、不受光照影响等优点。
在实际应用中，需要考虑多种因素对测距精度的影响，并进行相应的校准和滤波处理，以提高测距的准确性和稳定性。
10米法 机构
10米法机构
（原创实用版）
目录
1.10 米法的含义
2.10 米法机构简介
3.10 米法的应用领域
4.10 米法的优势与局限性
正文
1.10 米法的含义
10 米法是一种测量距离的方法，它是指在 10 米距离内，通过特定的仪器和方法进行距离测量。
10 米法在许多领域都有应用，比如物理实验、地理测绘、建筑工程等。
2.10 米法机构简介
10 米法机构是指专门从事 10 米法距离测量的机构，他们提供专业的测量设备和专业的测量服务。
这些机构一般都有丰富的测量经验和专业的测量技能，可以提供精确的测量结果。
3.10 米法的应用领域
10 米法在许多领域都有应用，比如在物理实验中，常常需要对实验设备进行精确的定位和距离测量，这就需要用到 10 米法。
在地理测绘中，也需要对地形进行精确的测量，这也需要用到 10 米法。
在建筑工程中，需要对建筑物的尺寸进行精确的测量，这同样需要用到 10 米法。
4.10 米法的优势与局限性
10 米法的优势在于它可以提供较为精确的测量结果，而且在操作过程中也比较简单。
但是，10 米法也有其局限性，它只能测量 10 米范围
内的距离，对于更远距离的测量就无能为力了。
超声波传感器测量距离
一、超声波测距原理超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即:S = v·△t /2 ①这就是所谓的时间差测距法。
由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。
在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。
常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。
如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。
已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为：V = 331.45 + 0.607T ②声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。
这就是超声波测距仪的机理。
二、系统硬件电路设计图2 超声波测距仪系统框图基于单片机的超声波测距仪框图如图2所示。
该系统由单片机定时器产生40KHZ的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。
单片机是整个系统的核心部件，它协调和控制各部分电路的工作。
工作过程：开机，单片机复位，然后控制程序使单片机输出载波为40kHz的10个脉冲信号加到超声波传感器上，使超声波发射器发射超声波。
当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离,由显示装置显示出来。
下面分别介绍各部分电路：1 、超声波发射电路超声波发射电路如图3所示，89C51通过外部引脚P1.0 输出脉冲宽度为250μs , 40kHz的10个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而发射出超声波。
超声波测距仪使用说明书
超声波测距仪使用说明书一、产品概述超声波测距仪是一种常用的测量工具，能够通过发射超声波并接收回波来测量距离。
本使用说明书将详细介绍超声波测距仪的安装、操作和注意事项，以确保用户正确有效地使用该设备。
二、产品特点1. 高精度测距：超声波测距仪采用先进的超声波传感技术，具有高精度的测量能力。
2. 非接触式测量：使用超声波进行测距，无需物体接触，减少了测量过程中的损耗和影响。
3. 易于使用：超声波测距仪操作简便，具备用户友好的界面和按键设计，使得使用者能够迅速上手。
4. 多功能显示：该设备配备了清晰的液晶显示屏，能够显示测量结果、工作状态等信息。
5. 轻便便携：超声波测距仪体积小巧，重量轻，方便携带和使用。
三、安装步骤1. 打开包装：将超声波测距仪打开包装箱，确保所有附件完整无损。
2. 安装电池：打开超声波测距仪的电池仓盖，将配套电池正确安装，注意正负极的对应关系。
3. 固定支架：如需要，可以将超声波测距仪安装在合适的支架上，确保其稳定性和固定性。
四、操作步骤1. 打开设备：按下电源开关，超声波测距仪将开始工作。
2. 选择测量模式：根据需要，选择合适的测量模式，如单次测量模式、连续测量模式等。
3. 对准目标物体：将超声波测距仪对准需要测量的目标物体，确保设备与目标物体之间没有遮挡物。
4. 发射超声波：按下测量按钮，设备将发射一束超声波，并等待回波信号。
5. 接收回波：设备会接收到目标物体反射回的超声波信号，并进行测量计算。
6. 显示测量结果：测量结果将显示在液晶显示屏上，用户可以查看测量距离等相关信息。
五、注意事项1. 测量范围：超声波测距仪具有一定的测量范围，在使用过程中请确保测量距离在设备规定的范围内。
2. 测量环境：避免在有强烈干扰或噪音的环境下进行测量，以免影响测量结果的准确性。
3. 遮挡物：在进行测量时，确保超声波测距仪与目标物体之间没有遮挡物，以免影响信号的传输和接收。
4. 清洁保养：定期清洁超声波测距仪的传感器和显示屏，避免灰尘和污物的积累影响测量性能。
超声波测距工作原理
超声波测距工作原理
超声波测距是一种常见的非接触式距离测量方法，其工作原理是利用声波在空气或其他介质中传播的特性。
具体而言，超声波测距利用了声波在传输过程中的发射和接收时间差来计算被测物体与发射器之间的距离。
在超声波测距的过程中，首先会有一个超声波发射器产生高频的声波信号。
这些声波信号会以一定的速度传播，当遇到一个物体时会发生反射。
然后，超声波接收器会接收到反射回来的声波信号。
接下来，根据声波的传播速度以及发射和接收的时间差，可以通过简单的计算来确定被测物体与发射器之间的距离。
由于声波在空气中的传播速度是已知的，所以只需要测量时间差即可得到准确的距离值。
需要注意的是，超声波测距的精确度受到多种因素的影响。
首先是发射器和接收器之间的位置摆放，要确保它们在同一直线上且距离合适。
其次是环境因素，如温度、湿度等变化会对声波的传播速度产生影响。
此外，被测物体的形状、材料等也会影响反射信号的强度和形态，进而影响测距的准确性。
综上所述，超声波测距工作原理是基于声波的发射和接收时间差进行距离计算。
通过合理设置发射器和接收器的位置以及考虑环境和被测物体的因素，可以实现准确的距离测量。
超声波测距原理解读
超声波测距原理解读超声波测距技术是一种常见的非接触式测量方法，通过发射超声波并接收其反射信号来测量目标物体的距离。
本文将对超声波测距的原理进行解读。
一、超声波的发射与接收超声波是指频率高于20kHz的声波。
超声波测距一般采用压电式传感器进行发送与接收。
传感器通过施加电压使得压电晶体变形，进而产生超声波信号。
当超声波碰触到目标物体时，一部分能量将被反射回传感器，传感器再将接收到的信号转换为电信号进行处理。
二、超声波的传播与延时超声波在空气中的传播速度约为340m/s，该速度取决于空气中的密度和温度。
在测距过程中，测量仪器通过计算从发射到接收之间的时间延时，进而确定目标物体与测量仪器之间的距离。
三、测距原理解析超声波测距的原理基于超声波传播的时间差。
具体来说，测量仪器通过发送超声波信号，并记录下发射时刻。
当超声波遇到目标物体后被反射回传感器，传感器记录下接收到反射信号的时刻。
通过计算发射与接收的时间差，乘以超声波在空气中的传播速度，即可得到目标物体与测量仪器之间的距离。
超声波测距技术具有以下几个特点：1. 非接触式测量：超声波测距不需要与目标物体接触，避免了可能产生的物理损伤。
2. 高精度测量：超声波测距具有较高的测量精度，可以达到毫米级别。
3. 安全可靠：超声波属于无害的声波频率范围，不会对人体和物体造成损害。
4. 能够测量多种物体：超声波能够穿透大部分固体材料，对于金属、塑料、液体等各种材料都有良好的测量效果。
超声波测距技术被广泛应用于工业领域，包括物体检测、液位测量、距离校准等。
它在机器人导航、自动驾驶等领域也发挥重要作用。
总结起来，超声波测距技术通过发送和接收超声波信号，利用信号的传播时间差来测量目标物体与测量仪器之间的距离。
该技术具有高精度、非接触式测量和安全可靠等特点，已广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步，相信超声波测距技术将在未来发展出更多的应用和突破。
超声波测距的原理
超声波测距的原理超声波测距是一种常见的测距方法，它利用超声波在空气中的传播速度来测量距离。
超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波，通常在20kHz以上。
它在测距领域有着广泛的应用，包括工业自动化、车辆倒车雷达、无人机避障等领域。
超声波测距的原理非常简单，它利用声波在空气中传播的速度和时间的关系来计算距离。
当发射超声波的传感器发送一个超声波脉冲时，超声波会以声速在空气中传播，当它遇到障碍物时会被反射回来。
接收超声波的传感器会记录下超声波发射和接收的时间差，通过时间差和声速的关系，就可以计算出超声波传播的距离。
超声波测距的原理主要涉及到声波的传播速度和时间的关系。
声波在空气中的传播速度约为340m/s，这个数值是一个常数。
因此，当超声波发射后，我们可以通过测量超声波发射和接收的时间差来计算出超声波传播的距离。
这个时间差乘以声速就是超声波传播的距离。
超声波测距的原理非常简单，但是在实际应用中需要考虑到一些因素。
首先，由于超声波在空气中的传播速度是一个常数，所以测量的精度主要取决于时间测量的精度。
其次，由于超声波在传播过程中会受到空气密度、温度等因素的影响，因此在测距过程中需要对这些因素进行修正。
最后，超声波在传播过程中也会受到障碍物表面的反射和散射影响，这些因素也需要考虑在内。
总的来说，超声波测距的原理是利用声波在空气中的传播速度和时间的关系来计算距离。
它在工业自动化、车辆倒车雷达、无人机避障等领域有着广泛的应用。
在实际应用中，需要考虑到时间测量的精度、环境因素的修正以及障碍物表面的影响。
超声波测距是一种简单而有效的测距方法，它为各种应用提供了可靠的测距解决方案。
超声波测距(0.25-10m)
这里介绍一款国外的不使用单片机的超声波测距仪。
本超声波测距仪通过测量超声波发射到反射回来的时间差来测量与被测物体的距离。
可以测量0.35-10m的距离。
实物图如下：原理图如下：一、电路原理1 超声波发射电路由两块555集成电路组成。
IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。
条件: RA =9.1MΩ、 RB=150KΩ、 C=0.01μFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 150 x 103 x 0.01 x 10-6 = 1 msecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msecIC2组成超声波载波信号发生器。
由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止64ms。
计算公式如下：条件: RA =1.5KΩ、 RB=15KΩ、 C=1000pFTL = 0.69 x RB x C= 0.69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsecTH = 0.69 x (RA + RB) x C= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsecf = 1/(TL + TH)= 1/((10.35 + 11.39) x 10-6) = 46.0 KHzIC3（CD4069）组成超声波发射头驱动电路。
2 超声波接收电路超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。
反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。
由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。
超声波测距正确程序
超声波测距正确程序摘要超声波测距是一种常见的测量距离的方法，其原理是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离。
然而，在实际使用中，由于各种因素的影响，常常会出现距离测量不准确的情况。
本文将介绍一种超声波测距的正确程序，以确保测距结果的准确性。
超声波测距是通过发射超声波并检测回波来测量距离的一种技术。
一般来说，超声波测距的整个过程包括以下几个步骤：1.发射超声波：通过发射器将超声波发射出去。
2.接收回波：当超声波遇到物体时，会反射回来。
通过接收器接收这些回波。
3.计算距离：根据回波的时间差来计算距离。
正确程序要确保超声波测距的准确性，需要注意以下几点：1. 选择合适的发射器和接收器在选择超声波发射器和接收器时，需要考虑其频率、灵敏度和信噪比等参数。
一般来说，频率较高的超声波在空气中传播的距离较短，但灵敏度较高，能够检测到较小的物体。
信噪比也是一个重要的参数，它决定了回波信号和噪声之间的比例，直接影响到测量结果的精度。
2. 稳定的电源超声波测距需要稳定的电源来提供能量，所以需要使用稳定的电源供电。
如果电源不稳定，可能会导致超声波发射不稳定或接收器失灵等问题，进而导致测量结果不准确。
3. 校准在使用之前，需要校准超声波发射器和接收器，以确定它们的工作状态。
校准通常包括调节发射器和接收器的角度、位置和距离等参数，以确保超声波能够正常传播并被接收器接收到。
此外，还需要根据具体的应用场景调整参数，比如根据测量距离要求调整超声波的频率。
4. 环境因素环境因素也会影响超声波的传播和接收。
比如在室内测量时，可能会出现多次反射、折射和干扰等现象，影响超声波的传播。
因此，需要在测量之前进行环境调查，并根据实际情况选择合适的参数进行测量。
超声波测距是一种常见的测量距离的方法。
然而，要确保测量结果的准确性，需要选择合适的发射器和接收器、稳定的电源、正确的校准和考虑环境因素等。
只有在以上各个方面都做到到位，才能够获得准确可靠的测距结果。
超声波雷达规格参数
超声波雷达规格参数超声波雷达（ultrasonic radar）是一种利用超声波进行测距和探测的设备，广泛应用于测距、障碍物检测、无人车/机器人导航等领域。
超声波雷达通过发射超声波信号，然后接收被物体反射回来的超声波信号，根据接收到的信号来计算距离和探测目标。
下面将对超声波雷达的规格参数进行详细介绍。
一、超声波雷达的传感器参数1. 超声波频率：超声波雷达使用的频率通常在20kHz到200kHz之间，可根据实际应用需求选择合适的频率。
2. 发射角度：超声波雷达的发射角度通常在15度到60度之间，不同角度的发射可以适应不同场景的需求。
3. 接收灵敏度：超声波雷达的接收灵敏度决定了其对目标反射信号的捕获能力，一般以接收到的信号强度来衡量。
二、测距性能参数1. 测距范围：超声波雷达的测距范围通常在0.2米到10米之间，具体范围可根据需求进行调整。
2. 分辨率：超声波雷达的测距分辨率一般在1mm到10mm之间，分辨率越高，测量精度越高。
3. 测量精度：超声波雷达的测量精度通常在1%以内，精度越高，测量结果越可靠。
三、环境适应性参数1. 工作温度范围：超声波雷达的工作温度范围通常在-20℃到60℃之间，可以适应不同环境的工作需求。
2. 防水等级：超声波雷达一般具备一定的防水能力，可以适应潮湿、多雨等恶劣环境。
3. 抗干扰能力：超声波雷达在强光、强电磁干扰等环境下的抗干扰能力也是需要考虑的因素。
四、接口和通信参数1. 数据接口：超声波雷达通常提供UART、CAN等接口，便于与其他设备进行数据通信。
2. 通信协议：超声波雷达一般支持Modbus、CANopen等通信协议，方便与主控系统进行连接和通信。
3. 刷新率：超声波雷达的数据刷新率一般在5Hz到50Hz之间，刷新率越高，数据更新越及时。
超声波雷达的规格参数涵盖了传感器、测距性能、环境适应性和接口通信等方面，规格参数的选择需根据具体应用场景和需求来进行调整和优化，以达到最佳的性能和效果。
超声波测距仪
测量值不准确
可能是由于探头老化、滤芯堵 塞等原因，需要更换探头或清 洗滤芯。
仪器无法启动
检查电源线是否连接良好，仪 器是否有物理损坏。
显示异常
可能是电路故障或显示模块损 坏，需要专业维修人员进行检
查和修复。
05
超声波测距仪的发展趋势与未来展望
技术创新与改进
01
精度提升
通过改进信号处理算法和硬件设 计，提高超声波测距的精度和分 辨率。
实时性优化
02
03
智能化发展
研究更高效的信号传输和处理技 术，降低测距时间延迟，提高实 时性。
结合人工智能和机器学习技术， 实现自动目标识别、测距数据分 析和预测等功能。
应用领域的拓展
机器人与自动化
01
应用于移动机器人、无人机等自动化设备，实现自主导航、避
障等功能。
智能交通
02
用于车辆距离检测、车速控制、安全预警等，提高交通安全性
相对于其他测距方法，超声波测距精度较高。
超声波测距仪的优缺点
• 实时性：能够快速地获取距离信息，实现实时监测和控制。
超声波测距仪的优缺点
受环境影响较大
温度、湿度、气压等因素会影响 超声波的传播速度，从而影响测 量精度。
传播速度慢
相对于电磁波，超声波的传播速 度较慢，因此不适用于需要高速 测量的场合。
超声波测距仪
• 超声波测距仪简介 • 超声波测距仪的组成与结构 • 超声波测距仪的使用与操作 • 超声波测距仪的维护与保养 • 超声波测距仪的发展趋势与未来展望
01
超声波测距仪简介
定义与工作原理
定义
超声波测距仪是一种利用超声波进行 距离测量的仪器。
工作原理
超声波测距的原理
超声波测距的原理
超声波测距是利用超声波的特性来测量物体到测距仪的距离。
超声波是一种频率高于人能听到的声波的声波。
超声波测距的原理是通过发射器发出超声波脉冲，并注意到当超声波在物体表面发生反射时，将会返回到接收器。
测距仪计算从发射到接收超声波之间的时间差，并乘以声波在空气中传播的速度，即可得到物体与测距仪的距离。
测距仪中的发射器一般是一个压电晶体，当加上电流时，晶体会产生振动并发出超声波。
接收器通常是另一个晶体，它可以将接收到的超声波转换成电压信号。
超声波的传播速度通常取决于介质的类型和温度。
在大多数情况下，超声波在空气中的传播速度约为每秒340米，而在水中约为每秒1500米。
超声波测距广泛应用于工业自动化、避障传感器、机器人导航、汽车停车辅助等领域。
它具有测量范围广、测量精度高、无需接触目标物体等优点，并且不受光线、尘埃、颜色等物理因素的影响。
如何使用超声波测距仪测量距离
如何使用超声波测距仪测量距离超声波测距仪是一种常用的测距设备，广泛应用于工业、建筑、医疗等领域。
它通过发射一束高频超声波，利用超声波在空气中的传播速度与物体间距离的关系，来准确测量距离。
使用超声波测距仪测量距离的准确性和方便性使其成为很多场合的首选工具。
在使用超声波测距仪进行测量之前，首先需要了解超声波测距仪的原理。
超声波是指频率超过20kHz的声波，其在空气中传播的速度受温度、湿度等因素的影响。
超声波测距仪通过发射超声波信号，并在物体表面反射后接收反射回来的超声波信号，然后根据接收到的信号计算出物体与测距仪之间的距离。
为了确保测量结果的准确性，使用超声波测距仪时需要注意一些事项。
首先，要保持超声波测距仪与物体之间的直线距离。
由于超声波是直线传播的，如果在测量过程中遇到障碍物，会导致测量结果不准确。
其次，要注意环境的影响。
在高温、湿度或其他特殊环境下，超声波的传播速度可能会发生变化，影响测量结果的准确性。
因此，在使用超声波测距仪时，要尽量选择稳定且适合超声波传播的环境。
在进行测量之前，需要根据需要设置超声波测距仪的参数。
超声波测距仪通常具有调节声波频率和测量范围的功能。
选择适当的声波频率和测量范围能够提高测量的精度。
同时，还可以根据实际测量情况选择不同的模式，如单次测量模式、连续测量模式等。
在设置参数时，可以根据实际需求灵活调整。
使用超声波测距仪进行距离测量时，需要将测距仪对准目标物体，并按下测量按钮。
超声波测距仪会发射一束超声波信号，并接收反射回来的信号。
通过测量发射和接收超声波信号之间的时间差，可以计算出距离。
一般超声波测距仪会自动完成这个过程，不需要额外的操作。
测量完成后，超声波测距仪会显示测得的距离值。
虽然超声波测距仪具有较高的测量精度和方便的使用特点，但也存在一些限制。
首先，超声波在空气中传播的速度受温度和湿度等因素的影响，可能导致测量误差。
其次，超声波测距仪只能测量物体与测距仪之间的直线距离，对于不规则形状的物体测量可能不准确。
超声波测距的原理
超声波测距的原理超声波测距是一种常见的测距方法，它利用超声波在空气中的传播速度来实现距离的测量。
超声波是一种机械波，它的频率高于人类能够听到的声音，通常在20kHz到200kHz之间。
超声波测距的原理基于超声波在空气中传播的速度是已知的，因此可以通过测量超声波的发送和接收时间来计算距离。
超声波测距的原理可以简单描述为，首先，超声波传感器发出一束超声波脉冲，然后等待超声波脉冲被目标物体反射并返回。
当超声波传感器接收到反射的超声波脉冲时，它会记录下发送和接收的时间差，并利用这个时间差来计算目标物体与传感器之间的距离。
在实际应用中，超声波传感器通常由发射器和接收器组成。
发射器负责发出超声波脉冲，而接收器则负责接收反射回来的超声波脉冲。
通过测量超声波脉冲的发送和接收时间差，可以利用已知的超声波在空气中的传播速度来计算目标物体与传感器之间的距离。
超声波在空气中的传播速度约为343米/秒，这个数值是在标准条件下的速度。
在实际应用中，由于空气密度、温度、湿度等因素的影响，超声波在空气中的传播速度可能会有所不同。
因此，在进行超声波测距时，需要对环境因素进行补偿，以确保测量结果的准确性。
除了测距外，超声波还可以用于测量目标物体的速度、检测目标物体的存在等应用。
在工业自动化、智能车辆、智能家居等领域，超声波传感器都发挥着重要作用。
总的来说，超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度来实现距离的测量。
通过测量超声波的发送和接收时间差，可以计算目标物体与传感器之间的距禿。
在实际应用中，需要考虑环境因素对超声波传播速度的影响，以确保测量结果的准确性。
超声波测距技术在自动化控制、智能感知等领域有着广泛的应用前景。
10米超声波测距仪设计实现
10米超声波测距仪设计实现一、功能要求设计一个超声波测距仪，可以测量测距仪与被测物体间的距离。
要求测量范围0.1~10.00米，测量精度1cm，测量时与被测物体不接触，并将测量结果显示出来。
二、系统硬件电路1．单片机系统及显示电路单片机采用89C51或89S51。
采用12MHz高精度晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。
单片机用p1.0端口输出超声波换能器所需的40Hz方波信号，利用外中断0口监测超声波接受电路输出的返回信号。
显示电路采用简单实用的4位共阳极LED数码管，段码用74LS244驱动，位用PNP8550驱动。
2．超声波发射电路主要由74LS04和超声波换能器T构成。
这种推挽形式的方波信号可以提高发射强度。
反相器并联提高驱动能力。
上拉电阻R1、R2提高74LS04输出高电平的驱动能力。
3．超声波接收电路CX20106A是接收38KHz超声波的芯片，可利用它做接收电路。
4．系统程序超声波测距仪的软件主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。
主程序：开始系统初始化发送超声波脉冲等待反射超声波计算距离显示结果丢系统初始化，设置T0为方式1，EA=1，P0，P2清0。
为避免超声波发射器直接接传送到接收器，需要延时0.1ms。
由于时钟的频率是12MHz，计数器每计一个数就是1us。
如果按声速344m/s，则d=c*t/2=172T0 cm超声波发生子程序：通过P1.0端口发送2个左右超声波脉冲信号，脉宽12us，同时T0计数。
超声波测距仪利用中断0检测返回的超声波，一旦接收到返回的信号，立即进入中断。
中断后就立即关闭T0停止计时。
如果计数器益出则测试不成功。
3方案设计和选择根据本次设计的要求，方案的选择应力求实用性强，性价比高，使用简单。
3.1 超声波测距的基本原理谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。
超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。
超声波测距1
超声波测距仪原理与制作2008年10月13日一、引言由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。
超声波测距仪广泛应用于一些工业现场的位置监控、移动机器人的自动避障行走、汽车倒车、建筑施工工地，也可用于液位、井深、管道长度等的实时测量。
测量范围视设计电路和整体结构的不同一般在0.10～10m之间，测量精度约1cm左右（特殊设计可超出此范围）。
测量时仪器与被测物体无直接接触，不仅能够定点和连续测距，而且能够方便地提供遥测或遥控所需的信号。
与目前的激光测距技术相比，超声方法比较简单且价格较低。
特别是超声测距技术可以选用气体、液体或固体来作为传声媒质，因而有较大的适应性。
利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，在测量精度方面基本能达到工农业生产等自动化的使用要求。
本项目性能指标：电源：9-12Ｖ显示：四位ＬＥＤ测量距离：0.3-3米(可扩展至12米) 测量精度：土1厘米二、超声波测距原理1、声学基础知识(1) 声波及其分类声波是一种能在气体,液体和固体中传播的机械波.根据振动频率的不同,可分为：a. 次声波:振动频率低于l6Hz的机械波.b. 声波:振动频率在16～2×104Hz之间的机械波,在这个频率范围内能为人耳所闻.c. 超声波:高于2×1O4Hz的机械波.d. 微波:频率在3×1O8～3×1O11Hz之间的机械波.(2) 声压与声强声压介质中有声波传播时的压强与无声波传播时的静压强之差称为声压.随着介质中各点声振动的周期性变化,声压也在作周期性变化,声压的单位是Pa(N/m2)声强声强又称为声波的能流密度,即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量.声强是一个矢量,它的方向就是能量传播的方向,声强的单位是W/m2(3) 物质的声学特性声速: 声波在介质中的传播速度取决于介质的密度和弹性性质.除水以外,大部分液体中的声速随温度的升高而减小,而水中的声速则随温度的升高而增加.流体中的声速随压力的增加而增加。
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超声波测距仪的制作（常规器件）
这里介绍一款国外的不使用单片机的超声波测距仪。
本超声波测距仪通过测量超声波发射到反射回来的时间差来测量与被测物体的距离。
可以测量0.35-10m的距离。
实物图如下：
原理图如下：
一、电路原理
1 超声波发射电路
由两块555集成电路组成。
IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器，工作
周期计算公式如下，实际电路中由于元器件等误差，会有一些差别。
条件: RA =9.1MΩ、 RB=150KΩ、 C=0.01μF
TL = 0.69 x RB x C
= 0.69 x 150 x 103 x 0.01 x 10-6 = 1 msec
TH = 0.69 x (RA + RB) x C
= 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msec
IC2组成超声波载波信号发生器。
由IC1输出的脉冲信号控制，输出1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止64ms。
计算公式如下：
条件: RA =1.5KΩ、 RB=15KΩ、 C=1000pF
TL = 0.69 x RB x C
= 0.69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsec
TH = 0.69 x (RA + RB) x C
= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsec
f = 1/(TL + TH)
= 1/((10.35 + 11.39) x 10-6) = 46.0 KHz
IC3（CD4069）组成超声波发射头驱动电路。
2 超声波接收电路
超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。
反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。
由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。
C9、D1、D2、C10组成的倍压检波电路取出反射回来的检测脉冲信号送至IC5进行处理。
IC5、IC6、IC7、IC8、IC9组成信号比较、测量、计数和显示电路，即比较和测量从发出的检测脉冲和该脉冲被反射回来的时间差。
它是超声波测距电路的核心，下面分析其工作原理。
由Ra、Rb、IC5组成信号比较器。
其中
Vrf = (Rb x Vcc)/(Ra + Rb) = (47KΩ x 9V)/(1MΩ + 47KΩ) = 0.4V 所以当A点（IC5的反相端）过来的脉冲信号电压高于0.4V时，B点电压将由高电平"1"到低电平"0"。
同时注意到在IC5的同相端接有电容C11和二极管
D3，这是用来防止误检测而设置的。
在实际测量时，在测距仪的周围会有部分发出的超声波直接进入接收头而形成误检测。
为避免这种情况发生，这里用D3直接引入检测脉冲来适当提高IC5比较器的门限转换电压，并且这个电压由C11
保持一段时间，这样在超声波发射器发出检测脉冲时，由于D3的作用使IC5的门限转换电压也随之被提高，并且由于C11的放电保持作用，可防止这时由于检测脉冲自身的干扰而形成的误检测。
由以上可知，当测量距离小到一定程度时，由于D3及C11的防误检测作用，其近距离测量会受到影响。
图示参数的最小测量距离在40cm左右。
减小C11的容量，在环境温度为20 时可做到30cm测量最短距离。
此时其放电时间为1.75ms。
IC6组成R-S触发器构成时间测量电路。
可以看出，在发出检测脉冲时（A端为高电平），D端输出高电平，当收到反射回来的检测脉冲时，C端由高变低，此时D端变为低电平，故输出端D的高电平时间即为测试脉冲往返时间。
计数和显示电路由IC6、IC7、IC8、IC9组成，IC7组成计数电路脉冲发生器，原理图如下。
其工作频率f = 1/(2.2 x C x R)。
电路频率设计在17.2kHz左右。
这个频率是根据声波在环境温度为20℃ 时的传播速度为343.5m/s确定的。
我们知道在不同的环境温度下，声波的传播速度会有所改变，其关系为v＝331.5+0.6×t,其
有关计算如下：
测量距离为1m的物体时，声波的往返时间为：2m/343.5(m/s)=5.82ms。
这时计数器显示应为100，即1m，此时计数电路脉冲发生器的频率f＝
100/(5.82×10-3)=17.18(kHz)。
如电容C(即C14)为2200pF，此时电阻
R = 1/(2.2 x C x f)
= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 17.18 x 103) = 12KΩ
由于在不同的环境温度下，声波的传播速度会不同，为适应不同环境温度下测量的需要，我们要求电阻R具有一定的调节范围，这里用VR2,VR3进行调节，其中VR2为粗调电阻，VR3为精调电阻。
同样我们可以算出在不同温度下的计数脉冲频率值，如：温度为46.5℃ 时，
f = 1/(2.2 x C x R)
= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 11.5 x 103) ＝17.97KHz
环境温度为1.5 ℃时f = 1/(2.2 x C x R) )
= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 12.5 x 103) = 16.53KHz
实际上，在不同环境温度下时，我们只要测试标准距离1m，调节计数电路脉冲发生器的频率（VR2和VR3），使其显示为100即可。
这里简单介绍一下计数器的清零及数据锁存过程。
A点波形即表现测试脉冲往返的时间，当A点电位由低变高时，由于C1电压不能突变，故B点会产生一个复位脉冲信号使计数器清零，同时IC6内与非门被打开，IC8开始通过CLOCK 脚计数；同样当A点电位由高变低时，由于C2电压不能突变，故C点会产生一个锁存脉冲信号使计数器数据被锁存，同时IC6的有关与非门被关闭，IC8开始停止计数，完成计数过程。
C15用于控制显示部分的刷新频率，当C15为1000pF时，刷新频率为1100Hz，由IC9、LED1-LED3、TR1－TR3组成显示电路。
二、元件选择
这里采用的超声波发射头为T40-16,接收头为R40-16.参数和外形如下：
三、印刷电路板
四、调试
1 调整发射接收电路
把IC1从插座上拔下，并短接IC1插座的1和3脚，这时IC2的4脚应为高电平，并会持续发出高频载波信号，频率约为40KHz，此时可用示波器监测IC4的1脚信号。
让超声波探头朝向一面墙，使发出的超声波返回而被接受器检测到，同时用示波器检测IC4的1脚信号，慢慢调节VR1，使IC4的1脚输出信号最大。
断开IC1插座的1和3脚短接线并插上IC1，此时再用示波器监视IC4的1脚信号，应能看到超声波脉冲串。
2 调整误检测电路
通常该部分电路不需要调整，但如果发现测量几米外的物体，电路始终显示为0.40，这表明该仪器受到自身发出的检测脉冲干扰。
这时我们需检查或稍许增多C11的容量，说明第1条线测得于IC6的第1脚，第2条线测得于IC5的3脚，第3条线测得于IC4的1脚，第4条线测得于IC6的10脚。
3 调节计数电路脉冲频率
让电路板垂直于墙面1m处，调节VR3在中间位置，再调节VR2使显示1.00，但在环境温度改变时，一般需再次调节VR2，校准测距仪。
4 关于短距离的测量
当我们将测距仪逐渐靠近被测物体，最终读数显示在34cm左右。
因为这个电路C11取值为0.1uF，由于防误检测电路的保护作用，所以最小测试距离限制为34cm左右，如要进一步缩短测试距离，由前面分析可知，我们必须让发出的测试脉冲宽度更窄，同时减小防误检测电路C11的容量。
但由于超声波发射器的输出功率有限，如果缩短测试脉冲时间，意味着减小了测试脉冲的输出功率，在测试距离增加时，会使反射回来的信号很弱，造成仪器在长距离测量时受到影响。
5 关于长距离测量
长距离测量由于各种因素的影响会困难一些。
有几点测量时我们必须注意：
1）被测目标必须垂直于超声波测距仪。
2）被测目标表面必须平坦。
3）测量时在超声波测距仪周围没有其他可反射超声波的物体。
由于发射功率有限，测距仪无法测量10m外的物体。