超声波在高精度测距系统中的应用
超声波技术在船舶测距中的应用研究报告
超声波技术在船舶测距中的应用研究报告超声波技术在船舶测距中的应用研究报告摘要近年来，随着科技的不断发展和航运业的蓬勃发展，海上船舶数量不断增加，船舶测距越来越成为海上航行中不可缺少的技术手段之一。
超声波技术作为一种基于声谱的测量方法，已经在船舶测距中得到广泛应用。
本文旨在探究超声波技术在船舶测距中的应用及其优势。
关键词：超声波技术, 船舶测距, 测量方法引言船舶测距技术是航运业的重要环节之一，其在航行中起到至关重要的作用。
以前主要采用电磁波技术进行测距，但由于受天气、海况等因素影响，测距精度较低。
而超声波技术作为一种相对于电磁波技术而言更加科学、准确的测量方法，在船舶测距中逐渐得到了广泛的应用。
超声波技术的原理超声波是一种声谱，频率高于人类听力的极限，即20kHz。
当超声波在介质中传播时，会遇到介质的各种结构而发生反射、折射、透射等现象。
通过测量反射回来的超声波的时间及幅度等参数，可以获取到介质的内部信息，并进而推断出介质的性质及其与其他介质的界面位置信息。
超声波技术在船舶测距中的应用超声波技术在船舶测距中的应用主要集中在两个方面：测量船舶吃水线与水面之间的距离和检测船舶底部结构的情况。
1.测量船舶吃水线与水面之间的距离船舶吃水线与水面之间的距离常常直接关系到船舶的安全和稳定，因此精确测量这一距离对于船舶来说十分重要。
超声波技术在此应用中可通过安装超声波传感器来直接测量船舶吃水线与水面之间的距离，同时还能及时掌握水深情况，可以大大提高船舶的安全性。
2.检测船舶底部结构的情况船舶底部结构是指底部板、侧舷板、框架和龙骨等部位。
底部结构的完整与否关系到船舶的稳定性和航行速度，如果底部结构受损，船舶就可能会出现漏水等严重后果。
超声波技术可通过超声波探头对船舶底体结构进行扫描和检测，及时掌握底体结构损伤情况，为保障船舶安全提供有效手段。
优势超声波技术在船舶测距中的应用主要具有以下几个优点：1.测距精度高：超声波技术的测距精度高于电磁波技术，能够满足船舶测距的需求。
超声波传感器工作原理及在测量中的应用
超声波传感器工作原理及在测量中的应用[摘要]超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。
超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
[关键字]：结构、工作原理超声波流量测量超声波探伤总结[正文]：1.超声波传感器结构、工作原理超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。
超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
小功率超声探头多作探测作用。
它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。
超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。
构成晶片的材料可以有许多种。
晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。
超声波传感器的主要性能指标包括：（1）工作频率。
工作频率就是压电晶片的共振频率。
当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
超声波测距技术综述
文献综述题目超声波测距技术综述学生姓名专业班级学号院（系）电气信息工程学院指导教师完成时间2014 年06月01日超声波测距技术综述摘要我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。
超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等特点，同时它是一种非接触式的检测方式，不受光线、被测对象颜色等影响，因此经常被用于距离的测量。
超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。
因此，深入研究超声波测距的理论和方法具有重要的实践意义。
关键词超声波超声波测距车辆导航物位测量1 引言1.1 超声波简介一般认为，关于超声的研究最初起始于1876年F1Galton的气哨实验。
当时Galton 在空气中产生的频率达300K Hz,这是人类首次有效产生的高频声。
而科学技术的发展往往与一些偶然的历史事件相联系。
对超声的研究起到极大推动作用的是,1912年豪华客轮Titanic号在首航中碰撞冰山后的沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家们提出用声学方法来预测冰山，在随后的第一次世界大战中，对超声的研究得以进一步的促进。
近些年来，随着超声技术研究的不断深入，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。
再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声的应用变得越来越普及。
目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。
此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。
而我国，关于超声波的大规模研究始于1956年。
迄今，在超声的各个领域都开展了研究和应用，其中有少数项目已接近或达到了国际水平。
1.2 超声波测距简介超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量，是一种非接触式的检测方式。
与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。
对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
基于自适应滤波的超声波高精度测距系统
信号ｓ 时域渡形
２ Ｏ １ ２ ０ ２ ５ ０
０
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进而 使ｙ （ ｎ ） 在最 小均 方误 差 意义上得 到 对 主通 道噪 声ｖ （ ｎ ） 的 一个 最 佳估计 ， 然 后 将 这 一 估计 值与 主通 道 的 输 入 相 减 ， 就 可 以 与主 通 道
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图２ Ｓ Ｎ Ｒ ：３ ｄ Ｂ 和Ｓ Ｎ Ｒ ：一 ３ ｄ Ｂ 时． Ｌ ＭＳ 算 法的输入信 号波形 ①基 金 项 目 ： 国家 自然 科 学 基金 （ 编号 ： ５ ０ ７ ７ ５ ０ ｌ ４ ） ； 吉 林省科 技厅 资助项 目（ 编号 ： ２ ０ ０ ７ ６ ０ ０ ８ ） 。 作 者 简介 ： 岳蓬 星 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 四平 ， 硕士。 Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｊ ｌ ｓ ｐ ｙ ｐ ｘ ＠ｑ ｑ． ｃ ｏ ｍ。
Ｏ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８ ０ １ ０ ０ １ ２ ０ １ ４ ０ １ ６ ０
信 号ｓ 加 噪 声后 的 时域 波形 ｛ Ｓ Ｎ Ｒ ＝ ． ３ ｄ Ｂ ）
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超声波精确测距的研究
超声波精确测距的研究超声波测距是一种重要的无损检测技术，在工业、医疗和科研等领域具有广泛的应用价值。
随着科学技术的发展，对超声波测距的精度和稳定性的要求也越来越高。
本文将围绕超声波精确测距的研究展开，首先介绍超声波测距的背景和现状，然后提出存在的问题和相应的研究方法，最后分析实验结果并展望未来研究方向。
超声波测距的研究现状超声波测距的方法主要有时间差法、幅值法、频率法和相位法等。
其中，时间差法是最常用的方法，其原理是利用超声波传播速度与传播时间的乘积来确定距离。
目前，研究人员已经提出了多种优化时间差法测距的技术，如多普勒频移补偿、回波信号增强、噪声抑制等。
问题提出尽管现有的超声波测距方法已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题。
首先，测距精度受到多种因素的影响，如超声波传播速度的变化、检测表面的粗糙度等。
其次，现有的方法在低噪声环境下测距效果较好，但在复杂环境下，如存在多径效应、衰减效应等时，测距精度和稳定性会受到较大影响。
因此，如何提高超声波测距的精度和稳定性是亟待解决的问题。
研究方法为了解决上述问题，本文采用了以下研究方法：1、实验设计：设计不同距离、不同材料的超声波测距实验，以模拟实际应用中的各种情况。
2、数据采集和处理：利用高精度数据采集卡和信号处理软件，获取超声波回波信号，并进行信号增强、噪声抑制等处理。
3、误差分析：通过对实验数据的分析，找出影响测距精度的主要因素，并对其进行误差分析。
实验结果与分析实验结果表明，超声波测距的精度和稳定性得到了显著提高。
在近场区域内，测距误差小于1%，稳定性良好；在远场区域内，测距误差略高，但仍在可接受范围内。
通过对实验数据的分析，发现超声波传播速度的波动和检测表面粗糙度是影响测距精度的主要因素。
在复杂环境下，本文所采用的方法具有较好的鲁棒性和抗干扰能力。
结论与展望本文通过对超声波精确测距的研究，提出了一种有效的优化方法，提高了测距精度和稳定性。
然而，仍存在一些局限性，如对复杂环境的适应能力有待进一步提高。
超声波测距的应用原理
超声波测距的应用原理1. 介绍超声波测距是一种常见的测量距离的技术，广泛应用于工业自动化、智能家居、机器人等领域。
本文将介绍超声波测距的原理及其在实际应用中的一些案例。
2. 超声波测距原理超声波测距利用声波在空气中传播的特性进行测量。
其原理主要包括发射超声波脉冲、接收超声波反射信号以及计算测距距离三个步骤。
2.1 发射超声波脉冲超声波传感器会发射一个超声波脉冲信号，通常频率在20kHz到200kHz之间。
脉冲信号在空气中传播，并在目标物体上发生反射。
2.2 接收超声波反射信号当超声波脉冲信号被目标物体反射后，超声波传感器会接收到反射信号。
接收到的信号经过放大和滤波处理后，被转换成数字信号。
2.3 计算测距距离根据超声波传感器发送脉冲信号到接收到反射信号的时间间隔，可以计算出测距距离。
测距公式如下：距离 = (声速 × 时间间隔) / 2其中，声速通常使用常数值343m/s，时间间隔以秒为单位。
3. 超声波测距的应用案例3.1 工业自动化超声波测距广泛应用于工业自动化领域，例如在机器人的导航和避障中。
通过使用超声波传感器，机器人可以测量到周围的障碍物距离，从而做出相应的动作或路径调整。
3.2 智能家居超声波测距也被应用于智能家居系统中。
例如，在智能安防系统中，超声波传感器可以检测到入侵者的接近，并触发相应的报警系统。
此外，超声波测距还可以用于智能灯光系统中，自动调节灯光的亮度和发散角度。
3.3 车辆辅助系统超声波测距在车辆辅助系统中也得到了广泛应用。
例如，在倒车雷达系统中，超声波传感器可以探测到车辆后方的障碍物，提供给驾驶员倒车时的参考，并发出警告信号。
3.4 液位测量超声波测距还可以用于液位测量领域。
传感器发射超声波脉冲进入液体，当脉冲到达液体表面后会发生反射，传感器接收到反射信号后可以计算出液位的高度。
4. 总结超声波测距技术通过发射和接收超声波信号来测量目标物体的距离。
它在工业自动化、智能家居、车辆辅助系统以及液位测量等领域有着广泛的应用。
超声波测距的应用价值和原理
超声波测距的应用价值和原理超声波测距作为一种先进的距离测量技术，具有广泛的应用价值和实用前景。
其原理主要是利用超声波在空气中的传播特性，通过发送和接收超声波的时间差来计算距离。
以下是超声波测距的应用价值和原理详细介绍：应用价值：1. 工业领域：超声波测距广泛应用于工业生产中，如测量机器人的距离、位置和速度，从而实现自动化控制和精确定位。
2. 汽车行业：超声波雷达应用于汽车倒车雷达、自动驾驶等领域，有助于提高驾驶安全性和驾驶便利性。
3. 无人机领域：超声波测距可用于无人机导航、避障、着陆等操作，提高无人机飞行安全性。
4. 智能家居：超声波测距可用于智能家居设备的定位和监控，如智能机器人、智能门锁等。
5. 医疗领域：超声波测距技术在医疗设备中也有广泛应用，如超声波成像、测量胎儿发育等。
6. 农业领域：超声波测距可用于农业自动化，如无人驾驶拖拉机、智能灌溉系统等。
7. 环境监测：超声波测距技术可应用于大气、水质等环境监测领域，实时掌握环境变化。
8. 军事领域：超声波测距在军事上有重要应用，如雷达探测、导航定位等。
原理：超声波测距原理主要包括以下几个步骤：1. 超声波发生：通过压电式超声波发生器产生超声波，该发生器利用压电晶体的谐振来工作。
2. 超声波发射：将产生的超声波发射到空气中，使其传播。
3. 超声波接收：接收器接收从物体表面反射回来的超声波。
4. 计算距离：根据发送和接收超声波的时间差，结合超声波在空气中的传播速度，计算出物体与测量设备之间的距离。
综上所述，超声波测距技术具有广泛的应用价值和实用前景，其在各个领域的应用不断拓展，为人们的生活带来诸多便利。
同时，随着科技的进步，超声波测距技术也将不断完善，提高测距精度和可靠性。
车用超声波测距系统设计与应用
车用超声波测距系统设计与应用随着科技的发展，车用超声波测距系统已经成为新一代车辆安全研发的主流方向。
相比传统的车辆安全系统，车用超声波测距系统拥有更高的精度和更广泛的适用性。
本文旨在介绍车用超声波测距系统的设计原理、重要组成部分以及应用场景。
一、设计原理车用超声波测距系统主要依靠声波探测器和控制器两大部分构成。
声波探测器通过发送一定频率的声波，利用回声信号来计算距离。
控制器则负责控制整个系统的工作，将探测器接收到的信号处理转换为实际距离值，并根据测距结果执行相应的动作。
在使用时，车用超声波测距系统通过探测器向前发送一定频率的声波，当声波遇到物体时会发生反射。
探测器接收到反射的声波信号，并计算出物体与车辆之间的距离。
控制器将测量出的距离值与预设距离进行比较，如果差距达到预设范围，则控制器会触发相应的报警或减速措施，确保车辆安全行驶。
二、重要组成部分1.声波探测器：声波探测器是车用超声波测距系统中最关键的部分，它能够探测到周围物体，并将信号传递给控制器。
声波探测器通常由发射器和接收器组成，使用时发射器会发送一定频率的声波，接收器则接收周围物体反射回来的声波信号。
2.控制器：控制器可以根据声波探测器接收到的信号计算出物体到车辆的距离，并将距离值转换为实际的距离数值。
控制器还可以根据测量结果触发相应的警报或减速机制，确保车辆安全行驶。
3.显示屏：车用超声波测距系统的显示屏可以用来显示测量结果以及警报信息，帮助驾驶员更加清晰地了解车辆周围的情况。
4.电源系统：电源系统负责为整个车用超声波测距系统提供稳定可靠的电源。
三、应用场景车用超声波测距系统的应用场景非常广泛，可以用于车辆的前、后、左、右四个方向的监测。
以下是车用超声波测距系统的几种常见应用场景：1.倒车雷达：倒车雷达是车用超声波测距系统最为常见的应用场景之一。
在倒车过程中，探测器会向后发送声波，并根据接收到的反射信号计算出距离，从而帮助驾驶员更加精准地掌握车辆距离障碍物的距离。
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用
超声波传感器是一款常用的测距器，主要通过向目标物体发射超声波，再接收被目标物体反射回来的超声波，根据声波的反射时延来计算目标物体与传感器的距离。
因为超声波在大气中传播的速度稳定，因此这种测距方式具有高精度、稳定性和可靠性等优点。
超声波传感器可以应用在多个领域中，以下是其中几个典型的应用：
1. 距离测量：超声波测距与激光测距类似，都是通过测量光或声波的反射时延来计算距离的。
不同的是，超声波测距可以应用在更广泛的范围内，因为它不会受到光线的干扰。
超声波传感器可以用于机器人、汽车、智能家居等的距离测量。
2. 避障控制：超声波传感器可以用于自动避障系统中，通过检测前方障碍物的距离和位置，使机器人或车辆能够自动躲避障碍物。
这种控制方式在物流、自动化生产等领域广泛应用。
3. 液位检测：超声波传感器可以测量液体表面距离传感器的距离，从而确定液位高度。
它可以应用于油罐、储罐、水箱等的液位检测，也可以用于污水处理、工业化学等领域的液位检测。
4. 温度测量：超声波传感器通过沿着物体表面传播的超声波来测量温度，因为声速在温度变化时会发生变化。
这种方法可以应用在高温、高压和强电磁场等环境中，而不像传统的温度测量方法那样受到影响。
总之，超声波传感器具有非接触、高可靠性、省电等优点，广泛应用于自动化控制、智能家居、安防监控、医疗器械等各个领域中。
超声波测距仪设计及其应用分析
超声波测距仪设计及其应用分析[摘要] 本文利用超声波传输中距离与时间的关系，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。
该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。
利用所设计出的超声波测距仪，对不同距离进行了测试，并进行了详尽的误差分析。
[关键词] 超声波测距单片机温度传感器随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。
超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越被人们所重视。
本设计的超声波测距仪，可以对不同距离进行测试，并可以进行详尽的误差分析。
一、设计原理超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中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中断停止计时。
通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。
基本的测距公式为：L=(△t/2)*C式中L——要测的距离T——发射波和反射波之间的时间间隔C——超声波在空气中的声速，常温下取为340m/s声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。
二、超声波测距仪设计目标测量距离: 5米的范围之内;通过LED能够正确显示出两点间的距离;误差小于5%。
三、数据测量和分析1.数据测量与分析由于实际测量工作的局限性，最后在测量中选取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm 六个距离进行测量，每个距离连续测量七次，得出测量数据(温度:29℃),如表所示。
从表中的数据可以看出，测量值一般都比实际值要大几厘米，但对于连续测量的准确性还是比较高的。
对所测的每组数据去掉一个最大值和最小值，再求其平均值，用来作为最终的测量数据，最后进行比较分析。
这样处理数据也具有一定的科学性和合理性。
超声波测距系统的研究与应用
应 用研 究 ・
超声波测距系统 的研究 与应用
匡 小 军
（ 武汉 纺织大学电子信息工程学院
பைடு நூலகம்湖北武汉
４０７） ３ ０ ３
摘 要： 安全避 障是机 器人 上最重要部分之一 ， 乃至 与我们生活 习习相 关的汽 车也要 注意安 全避障。 本文研究的是基于Ａ ８ｃ０ ｌ Ｔ ９２ ５的超 声波 曩距 ｊ 系 统在汽车安全装置上的应 用。 系统由超 声波 发射 电路 ， 该 回波接收 电路和Ｐ 机数据 采集 显示系统及其报警 电路组成 。 类研究将会让汽 车的安全秉 ｃ 这
笈方 ｎｎｎｎ 几 射 门ｎ 一 ｎ Ｉ ｎ
接 办 二 二二 二 二 二 二 收 ： 二二 二 二 二
数得到极大的提 高， 是一个值得深入的方向。 关键词 ： Ｔ ９ ２ ５ 超 声 测距 系 Ａ ８ Ｃ ０１ 波 统 数据采集显示 系统 报警系统
中图分 类号 ：Ｐ ４ Ｔ ２２
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ７ ９１ （０ ０１ ０５ — １ １０ — ４６２ １）卜 ０ ０ ９
身 安 装传感 器 排组 。 经大 量 实验 验证 频率 为 车 的行 驶 速度 较 慢 ， 声速 相 比可 以认 为 汽 和 ４ ＫＨＺ 右 的超 声 波 在 空气 中传 播 的 效率 车 是静 止 的 ， ０ 左 因此在 系 统 中可 以忽 略多 普勒 最佳， 因此 ， 了便于 处理 ， 射 的超 声波被 效 应 的影 响 （ ） 为 发 图２ 。 调 制成４ ＫＨＺ ０ 左右 、 具有一 定 间隔 的调 制脉 冲 波 信号 。 ３ 系统硬件设 计 ３ １ 超声 波发射 电路 的设计 ． 超 声 发 射 电路 主 要 由脉 冲 调 制 信 号 产 ２超声 本 装 置 根据 超 声 波测 距 原 理研 制 ， 由超 生 电路 ， 隔离 电路 以及 驱 动 电路 组成 。 冲 脉 声 发射 电路 、 声接 收 电路 、 大 电路 、 超 放 锁相 调 制信 号 产生 电路 中通过 单片 机对 ５ ５ ５ 定 鉴频 电路和 显 示报 警 电路 组成 ， 用单 片 机 时 器 的 复 位端 的控 制 ， ５ ５ 时 器 分 时工 采 使 ５定 控 制技 术进 行处 理 。 片机 通 过Ｐ ． 引脚经 作 从 而生产 生 脉冲 频率 为４ ＫＨ ， 单 １Ｏ ０ ｚ 周期 为 ３ ０ １ 超声波测 距的基 本原理 反相 器 来控 制超 声 波 的 发送 ， 然后 单 片机不 ｍｓ 的脉冲 调制 信号 电路 设计 如下 图所示 ，Ｏ ４ 超 声 波 测 距 是 通 过 超 声 波 发 射 探 头 不 停 的 检测 Ｉ Ｏ ＮＴ 引脚 ， Ｎ ０ Ｉ 的 电平 由 当Ｉ Ｔ ￣ 脚 ｋｈ ｚ 的超 声波 的 振 荡频 率计 算 式为 ｆ １ ４ ／ 一 ．３ 断 发 送超 声 波 ， 并检 测超 声 波 发射 后遇 到 障 高 电平变 为低 电平 时 就认 为 超声 波 已经 返 （ ＋ ・ ４ ・ ６ 。 （ Ｒ１ ２ Ｒ・ ） Ｃ ）将Ｒ４ 计 为可调 电阻方 设 碍物 所反 射 的 回波 ， 而测 出发 射 和接 收 回 回。 数器 所 计的 数据 就是 超 声 波所 经历 的 便 调 节信 号频 率 ， 之 与换 能器 的４ ｋ 固 从 计 使 ０ Ｈｚ 通 为 ５ 时基 具有 足 够 的 驱 波 的 时 间差 Ｔ， 后 求 出 距 离ｓ Ｃ 然 ＝ Ｔ／２ 式 时 间 ， 过换 算 就 可 以得到 传 感器 与 障碍 物 有 频 率一 致 。 保 证５ ５ ， 宜采 用＋１ Ｖ电源 ， 而保 证超 声 波 ５ 从 中的 Ｃ 为超 声波 波 速 。 了能 测量 汽 车 四周 之 间 的距离 。 为 将测 得的 数据 进 行处 理通 过 数 动 能力 ， 不同 位置 障 碍物 的 距离 ， 们可 以在汽 车周 码 管 显示 ， 进行 声 光 报 警 。 于 倒车 时 汽 能够 发送较 远 的距离 ， 高 了测量 量 程 。 我 并 由 提 ３ ２ 超声波接收 电路 ． 超 声 波 接 收 电 路 使 用 超 声 波 接 收 传 感 器ＭＡ４ ＥＲ， 接收 信 号 一般 在 １ ０Ｉ 其 ｍＶ～１ ｖ ． 之间 ， ＭＡ４ Ｅ Ｒ的 输 出 由放 大 器放 大 。 ０ Ｉ 图３ Ｉ 从 发 射 剑接 收 ∞ 时 间 了 Ｉ ‘ 为 运算 放 大器 组 成 的超声 波接 收 电路 ， 个 一 运 放 的 电路 的增 益 最 好 在 １ ０ 以 下 ， 要 ０倍 若 求 更 高 的 增益 ， 再增 加一 级 放 大 电路 。 要 所 以本接 收 电路 采 用 了两级 放大 。 两级放 大 之 图１ 超 声 波发 射 与接 收 时间 差Ｔ 间的 连接 用 电容 。 采用 两 级放 大 能很 好 的达 到这 个效 果 。 ３ ３ 声光 报警 电路 的设计 ． 我 们 选 取 Ｍ３ ２ 芯 片 来进 行 声 光 电 路 ７０ 设 计 。 ７ ０ 单声 一 闪灯 报警 集成 电路 ， Ｍ３ ２ 是
超声波原理在汽车的应用
超声波原理在汽车的应用1. 概述超声波是一种频率超过人类可以听到的最高频率的声波。
超声波原理在汽车领域有着广泛的应用。
它可以用于测距、辅助泊车系统、避免碰撞系统以及车道保持辅助系统等。
本文将介绍超声波在汽车上的应用原理及其优势。
2. 超声波测距系统超声波测距系统是目前应用最广泛的超声波技术之一。
该系统通过超声波传感器发出声波，然后根据声波从发射至接收所花费的时间来计算目标物体与传感器的距离。
优点如下： - 高精度: 超声波测距系统可以实现高精度的距离测量，可以达到几毫米的测量精度。
- 非接触: 超声波测距系统可以实现与目标物体的非接触测量，不会对物体造成任何损坏。
- 反应速度快: 超声波传播速度快，可以在几微秒内完成测量。
3. 超声波辅助泊车系统超声波辅助泊车系统是通过使用超声波传感器来辅助驾驶员进行泊车操作。
传感器安装在车辆的前、后、两侧等位置，可以实时监测车辆周围的障碍物，并利用声波回波信号来提供给驾驶员泊车的参考。
如下是超声波辅助泊车系统的优势： - 减少事故: 超声波辅助泊车系统可以减少驾驶员由于看不清后方或盲点而导致的事故。
- 简化操作: 驾驶员只需要按照指示器上的声波图像进行操作，大大简化了泊车操作的复杂度。
- 提高效率: 超声波辅助泊车系统可以提高泊车的效率，减少泊车所需的时间。
4. 超声波避免碰撞系统超声波避免碰撞系统是一种利用超声波技术来探测车辆前方障碍物，并通过发出警告声或自动制动来避免碰撞的系统。
以下是超声波避免碰撞系统的优势： - 安全性: 超声波避免碰撞系统可以提高驾驶安全性，避免碰撞事故的发生。
- 灵活性: 由于超声波在水、空气等介质中都能传播，因此超声波避免碰撞系统可以在不同环境下工作。
- 高精度: 超声波避免碰撞系统可以提供高精度的障碍物探测和测距功能。
5. 超声波车道保持辅助系统超声波车道保持辅助系统是一种利用超声波技术来帮助驾驶员保持车辆在车道内行驶的系统。
超声波测距的原理应用
超声波测距的原理应用1. 原理介绍超声波测距是一种利用超声波传播速度和测距时间来计算距离的技术。
它是利用超声波在空气中的传输和反射原理来进行测量的。
超声波是指频率超过人能听到的上限频率（20 kHz）的声波。
超声波测距系统通常由超声波发射器、超声波接收器和信号处理器等组成。
超声波通过发射器产生，并向测量目标传播。
当超声波遇到障碍物时，部分能量会被反射回超声波接收器。
测距系统通过计算超声波发射和接收之间的时间差，并与超声波的速度进行计算，从而确定测量目标与测距系统之间的距离。
2. 应用领域超声波测距技术广泛应用于各个领域，包括工业、医疗、安防等。
以下是一些典型的应用领域：•工业自动化：超声波测距可应用于自动化生产线中的物体检测、定位和计量等方面。
例如，可以用于检测物体的存在与否、定位机器人臂的位置等。
•车辆辅助系统：超声波测距可以应用于汽车倒车雷达、智能停车系统等，用于测量与障碍物之间的距离，以辅助驾驶员进行安全驾驶。
•环境监测：超声波测距技术可用于测量水位、液位、土壤湿度等环境参数，广泛应用于水利、农业和环境保护领域。
•医学影像：在医学影像领域，超声波测距可以应用于超声造影、超声心动图等检查，用于观察和测量患者的内部组织和器官。
•安防系统：超声波测距可用于安防系统中的周界保护和入侵检测。
例如，可以用于检测入侵者在墙壁、窗户或门上引起的微小振动。
3. 超声波测距系统的组成超声波测距系统通常由以下几个组件组成：•超声波发射器：负责产生超声波信号并将其发送出去。
超声波发射器通常由压电陶瓷材料构成。
•超声波接收器：负责接收从目标物体反射回来的超声波信号。
接收器也是由压电陶瓷材料构成。
•信号处理器：用于计算超声波的传输时间差，并将其转换为具体的距离值。
信号处理器通常由微处理器或专用芯片完成。
•显示器或输出设备：将测量结果以可视化的形式显示出来，使用户能够直观地了解测量结果。
4. 超声波测距系统的优势和局限性超声波测距技术具有以下优势：•测量精度高：超声波测距的精度通常在毫米至厘米级别，适用于大部分测量需求。
超声波测距毕业设计论文
超声波测距毕业设计论文超声波测距毕业设计论文引言：在现代科技的推动下，各种测距技术得到了广泛的应用，其中超声波测距技术因其高精度、非接触等特点而备受关注。
本文将探讨超声波测距技术在毕业设计中的应用，并对其原理、方法和实验结果进行详细介绍。
一、超声波测距的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。
超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波，其传播速度与介质的密度和弹性有关。
在超声波测距中，通常使用超声波发射器发射一束超声波，经过被测物体后，超声波被接收器接收到。
通过测量超声波的传播时间，即可计算出被测物体与发射器的距离。
二、超声波测距的方法1. 时间差法时间差法是最常用的超声波测距方法之一。
该方法通过计算超声波从发射器到接收器的传播时间差来确定距离。
具体实现时，发射器发射超声波后，接收器开始计时，当接收到超声波信号后停止计时。
通过测量计时器的数值，可以得到超声波的传播时间，从而计算出距离。
2. 相位差法相位差法是另一种常用的超声波测距方法。
该方法通过测量超声波在传播过程中的相位差来确定距离。
具体实现时，发射器发射超声波信号，在接收器接收到超声波信号后，通过计算超声波信号的相位差，可以计算出距离。
三、超声波测距的应用超声波测距技术在工业、医疗、安防等领域都有广泛的应用。
1. 工业领域在工业领域，超声波测距技术可用于测量物体的距离、厚度、速度等参数。
例如，可以用于测量液体中的液位，以便控制液体的供应和排放；还可以用于测量物体的厚度，以便判断物体是否合格。
2. 医疗领域在医疗领域，超声波测距技术被广泛应用于超声诊断。
通过超声波的反射和传播时间，可以获取人体内部组织和器官的图像，从而实现对疾病的诊断和治疗。
3. 安防领域在安防领域，超声波测距技术可用于人体检测和距离测量。
例如，可以用于人体检测门的设计，以便实现对人员进出的自动控制；还可以用于测量人员与设备之间的距离，以便实现对人员的安全保护。
超声波测距报告
应用场景
超声波测距技术在机器人 避障、智能家居、无人机 定位等领域具有广泛的应 用前景。
05
结果分析
结果准确性分析
准确性评估
01
通过与激光测距仪的测量结果进行对比，评估超声波测距的准
确性。
误差范围
02
确定超声波测距的误差范围，判断其是否满足测量精度要求。
生变化，影响测量精度。
障碍物表面特性影响
超声波在遇到不同表面特性的障碍物时反 射特性和衰减特性不同，可能影响测量结
果。
角度依赖性
超声波测距的精度受到发射器和接收器之 间角度的影响，角度偏差可能导致测量误 差。
测量范围限制
超声波传播距离较短，通常在几米至几十 米范围内，对于远距离目标测量效果较差 。
03
超声波测距报告
汇报人： 202X-12-25
目录
• 引言 • 超声波测距技术 • 实验设备与环境 • 实验过程与结果 • 结果分析 • 结论与建议
01
引言
目的和背景
目的
本报告旨在全面介绍超声波测距技术，包括其工作原理、应用领域、优缺点以及未来发展趋势。
背景
随着科技的发展，测距技术在各个领域都得到了广泛的应用。超声波测距作为一种非接触式测距方法，具有精度 高、速度快、稳定性好等优点，因此在机器人定位、无人驾驶、无人机飞行控制等领域具有广阔的应用前景。
超声波测距技术的原理
超声波的产生与接收
超声波测距系统通常由超声波发射器和接收器组成。发射器负责产生超声波，而接收器则 负责接收反射回来的声波。
测距原理
超声波在空气中传播的速度是已知的（约为340m/s），因此，通过测量超声波从发射到 被物体反射回来的时间，就可以计算出物体与测距仪之间的距离。公式为：距离 = 声速 × 时间 / 2。
高精度超声波测距
超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而用于距离测量。
利用超声波检测往往较迅速、方便、计算简单、易于实时控制，且测量精度能达到工业实用要求，因此在移动机器人的研制中得到广泛应用。
移动机器人要在未知和不确定环境下运行，必须具备自动导航和避障功能。
超声波传感器以其信息处理简单、速度快和价格低的特点广泛用作移动机器人的测距传感器，实现避障、定位、环境建模和导航等功能。
2 系统总体设计方案2．1 超声波测距原理2．1．1 超声波发生器超声波为直线传播方式，频率高，反射能力强。
空气中其传播速度为340 m／s，容易控制，受环境影响小。
因此采用超生波传感器作为距离探测的“眼睛”，可用于测距领域的超声波频率为20～400 kHz的频段，空气介质中常用为40 kHz。
2．1．2 压电式超声波发生器原理压电式超声波发生器实际上利用压电晶体的谐振工作。
超声波发生器内部结构有2个压电晶片和1个共振板。
当它的两电极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将发生共振，并带动共振板振动，产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电品片振动，将机械能转换为电信号，这时就成为超声波接收器。
2．1．3 超声波测距原理超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，碰到障碍物就立即返回。
超声波接收器收到反射波立即停止计时，超声波在空气中的传播速度为340 m／s。
系统中，超声波测距采用检测超声波往返时间的方法。
由于时间长度与声音通过的距离成正比，当超声波发射极发出一个短暂的脉冲波时，计时开始；当超声波接收端接收到第1个返回波脉冲后，计时立即停止。
根据计时器记录的时间t，可计算发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t／2。
这就是所谓的时间差测距法。
2．2 系统总体设计该系统采用μC／OS-lI操作系统，系统将软件划分为4个功能模块：回波A/D采集模块，LED显示和按键处理模块，LCD显示模块，报警、存储及串口处理模块。
超声波测距的应用及原理
超声波测距的应用及原理一、应用领域•工业自动化•智能车辆•室内定位•无人机•声呐通信•医疗诊断•智能家居二、超声波测距原理超声波测距是一种常见的非接触式测距技术，利用超声波在空气中传播的特性进行距离测量。
其原理主要基于声速与距离之间的关系。
1.声速与温度的关系：声速是超声波传播的速度，其与环境的温度密切相关。
一般而言，声速随温度的升高而增加，反之则减小。
2.超声波的发射与接收：超声波传感器通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器将电信号转换为超声波信号并发射出去，接收器则将接收到的超声波信号转换为电信号。
3.超声波的传播时间测量：发送超声波信号后，通过测量超声波从发射到接收的时间来计算距离。
根据声速与时间的比例关系，可以得出距离的近似值。
三、超声波测距的工作原理超声波测距系统主要由超声波传感器、控制器和显示器组成。
其工作原理如下：1.发送超声波信号：系统通过控制器触发超声波传感器发射超声波信号。
2.接收超声波信号：超声波传感器接收到反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
3.计算距离：控制器根据接收到的电信号计算超声波的传播时间。
4.显示距离：通过显示器将距离信息显示出来，供用户查看。
四、超声波测距的优势与局限性优势：•非接触式测距：不受目标表面性质影响，适用于各种物体。
•高精度：能够实现毫米级的测距精度。
•响应速度快：超声波传播速度快，响应速度高。
•反应灵敏：对目标距离变化反应灵敏，适用于快速测量。
局限性：•目标形状限制：超声波的传播路径受目标形状的影响，当目标不规则或有遮挡时，测距精度可能受到影响。
•环境因素干扰：超声波的传播受到环境因素（如温度、湿度等）的影响，可能导致测距结果不准确。
•有限测量范围：超声波在空气中传播的距离有限，通常在几米范围内。
五、应用案例1. 工业自动化•超声波测距可用于物料定位、物体检测、障碍物避免等方面，提高生产效率。
2. 智能车辆•超声波测距可以用于智能停车、避障、倒车雷达等应用，提高驾驶安全性。
超声波测距离原理
超声波测距离原理一、引言超声波测距技术是一种常用的非接触式测距方法，广泛应用于工业自动化、物流仓储、机器人导航等领域。
本文将介绍超声波测距的原理、应用及优缺点。
二、超声波测距原理超声波测距利用声波在空气中传播的特性进行测量。
其原理是利用超声波在待测物体和传感器之间的往返传播时间来计算距离。
1. 传感器发射超声波信号：传感器内部的震荡器产生超声波信号，通过发射器将信号转换为声波并发射出去。
2. 声波在空气中传播：发射出的声波在空气中传播，遇到物体时会发生反射。
3. 接收器接收反射信号：传感器的接收器接收到反射回来的声波信号。
4. 信号处理：接收到的信号经过放大、滤波等处理后，传递给控制系统进行计算。
5. 距离计算：利用声波传播速度恒定（约为343米/秒）的特性，通过测量声波往返时间，可以计算出待测物体与传感器之间的距离。
三、超声波测距应用超声波测距技术具有广泛的应用领域，以下列举几个常见的应用场景：1. 避障与导航：超声波传感器可以用于机器人、无人车等设备中，通过检测前方障碍物的距离，实现避障和导航功能。
2. 距离测量：超声波传感器可以用于测量物体与传感器之间的距离，例如自动门的开闭控制、物体的高度测量等。
3. 液位检测：超声波传感器可以用于测量液体的液位，例如水箱、油罐等的液位监测。
4. 清洁行业：超声波传感器可以应用于清洗设备中，通过检测物体表面与喷头的距离，实现自动调节喷水的功能。
四、超声波测距的优缺点超声波测距技术具有以下优点：1. 非接触式测量：超声波测距不需要与待测物体接触，避免了物体表面的磨损和污染。
2. 高精度：超声波测距技术可以实现较高的测量精度，一般可达到毫米级别。
3. 反应速度快：超声波传播速度快，可以在较短的时间内完成测量。
4. 适用性广：超声波测距技术适用于不同类型的物体，包括固体、液体等。
然而，超声波测距技术也存在一些缺点：1. 受环境影响：超声波传播受到温度、湿度等环境因素的影响，可能导致测量结果的误差。
基于MAXQ7667的超声波测距系统应用研究
４ ９ ９６ — ４
一． Ｏ ８
５９ ９５ — ５
— ． ０８ ３
６ ９ ９２ — ８
一． Ｏ１ ２
７ ９ ９０ —Ｏ １
— ． ０１ ３
表３误差修正后２ ￣ ０Ｃ下的数据
实际距 离 （ ｍｍ ） 测 量距 离 （ ｍｍ ） 绝 对误 差 （ ＩＩ Ｗ１ ） Ｔ ２０ ５ ２１ ５ １ ５０ ０ ５２ ０ ２ １０ ００ １ ０ ０１ １ ２ ０ ００ ２ ０ ０３ ３ ３ ０ ００ ３ ０ ０５ ５ ４ ０ ００ ４ ０ ０６ ６ ５ ０ ００ ５ ０ ０６ ６ ６ ０ ００ ６ ０ ０８ ８ ７０ ００ ７０ ０９ ９ ８０ Ｏ０ ８ １ ００ １ ０
实时 的传 送到连 接Ｐ 机端 的射频模 冲的 占空比为５ ％ ｃ ０
块 ，再经过Ｒ ２ ２ Ｓ ３ 口进行通讯 。这样
ＢＲ ＴＮ
—
我们有必要提高温度检 测的精度 。
ｂ ｔＢ Ｔ ＝ ０ ／ 通过专 ｉ ．Ｇ ：／
为 了提 高温度 检 测 的精度 ，选 就 使得 在做测 量距 离实验 时 ，可 以 用输出 口给脉冲 用Ｄ １ Ｂ ０ ｓ ８ ２ 这款 数 字温 度传 感 器 。
一
信号。
计算 非常的快捷和方便 。 ３ ２发射与接收 电路 ． 超声波的发射与接收 电路如图２ 。
由于超 声波 在均 匀 的介质 中传
般 的超声 波测距 系统所 能检测 到 播的速 度 的是 一定 的，只要 计算 出
的距 离都不 大 。这 是 由于超 声波 在 超声波从点Ａ 到点Ｂ 的飞行 时间ｔ ，并 其中所用换能器 为压 电式换能器 ，其 传播 过程 中 ，其信 噪 比会 因外 界 因 且得知超声波此时 的速度ｖ ，就可 以 半功率角为７ 。，锐角度 １ 。，换 能 ８ 素 的影响而 改变 ，如果在 超声波 测 得到Ａ 的距离Ｓ 与Ｂ ，即： 距过 程 中，当接 收到信 号的能 量 比 较大，传统的阈值检测法是可行 的。
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太原科技大学毕业设计（论文）
4.5.2 系统软件设计框图............................................................................... - 24 4.5.3 单片机的 C 程序设计............................................................................ - 26 总结........................................................................................................................................- 37 参考文献................................................................................................................................- 38 致谢........................................................................................................................................- 39 附录........................................................................................................................................- 40 -
超声波在高精度测距系统中的应用
摘 要
超声波测距是一种非接触式的测量方式,与其它方法相比(如电磁的或光学的方法), 它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有 毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有 重要的现实意义。 在本文中，首先阐述了超声波测距的发展及应用，超声波传感器，超声波测距的基本 原理，超声波侧距系统的关键技术以及如何提高超声波测距的精度。然后设计一个小型的 超声波高精度测距系统，详细论述了超声波测距系统的整体结构设计和工作原理，超声波 发射与接收一体电路的实现，单片机 C8051F040 的特点以及单片机的外围电路和相应的集 成开发环境，以及相关程序的设计。
II
太原科技大学Байду номын сангаас业设计（论文）
This article, first introduces the development and application of ultrasonic ranging, the basic working principle of ultrasonic sensors and ultrasonic ranging, the core technologies of ultrasonic ranging system and the methods of how to improve the ranging precision of ultrasonic distance measurement system. And then, through designing a small high-precision ultrasonic ranging system, this article discusses the structure and the working principle of ultrasonic ranging system in detail. This article also analyses the implementation of transmit-receive circuit, the characteristics of C8051F040 singlechip, and the singlechip's peripheral circuit and the development environment of such integrated circuit and its programme.
关键词：超声波，单片机，高精度测距
Apply of The Ultrasonic Ranging in The High-precision Ranging
Abstract
Ultrasonic ranging is a kand of non-contact styled manner, compared with other methods(for instance electromagnetic or method of optics), it is not affected by light,color of the object, as to examining the thing is in dark, has dust , smog, interferes , poisonous etc. having certain adaptive capacity electromagnetically under the abominable environment.So,study the apply of the Ultrasonic Ranging in the High-precision Ranging has important reality meanings.
太原科技大学毕业设计（论文）
目 录
摘要......................................................................................................................................... Ⅰ Abstract....................................................................................................................................... II 第 1 章绪论......................................................................................................................................1 1.1 课题研究的意义.............................................................................................................1 1.2 超声波测距的应用及发展现状.....................................................................................1 1.2.1 1.2.2 超声波测距的应用....................................................................................... 1 超声波测距的发展概况............................................................................... 2
第 2 章 超声波测距的基本原理....................................................................................................4 2.1 超声波的基本特点.........................................................................................................4 2.2 超声波传感器.................................................................................................................5 2.2.1 超声波传感器的分类..................................................................................... 5 2.2.2 压电式超声波传感器工作原理..................................................................... 6 2.3 超声测距原理.................................................................................................................6 第 3 章 超声波高精度测距系统的关键技术方案........................................................................8 3.1 超声波测距的方法..........................................................................................................8 3.2 盲区处理..........................................................................................................................9 3.3 测量精度的问题......................................................................................................- 9 3.3.1 影响测量精度的因素............................................................................. - 9 3.3.2 提高测量精度的措施........................................................................... - 11 第 4 章 超声波高精度测距系统设计..................................................................................- 12 4.1 超声波高精度测距系统总体组成.......................................................................- 12 4.2 超声波高精度测距系统的工作原理...................................................................- 12 4.3 超声波高精度系统各部分硬件组成...................................................................- 12 4.3.1 C8051F040 单片机特点及外围电路的设计........................................ - 12 4.3.2 超声波发射电路................................................................................... - 16 4.3.3 超声波接收电路................................................................................... - 17 4.4 超声波显示电路....................................................................................................- 19 4.5 超声波高精度测距系统的软件设计...................................................................- 20 4.5.1 系统软件设计原理............................................................................... - 20 I