超声波传感器及超声波测距
超声波传感器测距原理
超声波传感器测距原理超声波传感器是一种常用的测距装置，它利用超声波在空气中的传播速度来测量距离。
超声波传感器主要由发射器、接收器和控制电路组成。
当发射器发出超声波脉冲时，这些超声波脉冲会在空气中传播，当遇到障碍物时会被反射回来，接收器接收到这些反射波并将其转换为电信号，控制电路再根据接收到的信号来计算出距离。
超声波传感器测距的原理主要是利用超声波在空气中的传播速度来计算出距离。
在空气中，超声波的传播速度大约为340m/s，因此可以通过测量超声波从发射到接收的时间来计算出距离。
当发射器发出超声波脉冲后，经过一段时间后接收器才能接收到反射回来的超声波，根据发射和接收的时间差，可以通过简单的计算得出距离。
超声波传感器测距的原理非常简单，但是在实际应用中需要考虑一些因素。
首先，超声波在空气中的传播速度会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此在测距时需要对这些因素进行修正。
其次，超声波在传播过程中会受到障碍物的影响，如果遇到多个障碍物，可能会出现多次反射，这时需要对接收到的信号进行处理，以准确计算出距离。
除了以上因素外，超声波传感器测距还需要考虑到超声波的发射角度和接收角度。
发射器和接收器的位置和角度会影响到超声波的传播路径，因此需要对超声波的传播路径进行精确的控制，以确保测距的准确性。
总的来说，超声波传感器测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度来计算出距离，通过测量超声波的发射和接收时间差来实现测距。
在实际应用中，需要考虑到环境因素、障碍物的影响以及发射接收角度等因素，以确保测距的准确性和稳定性。
超声波传感器在工业自动化、机器人、车辆等领域有着广泛的应用，其测距原理的稳定性和准确性对于实际应用具有重要意义。
超声波传感器测距原理
超声波传感器测距原理超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波，它的根据是接收器接到超声波时的时间差，与雷达测距原理相似。
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，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停止计时。
（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t（秒），就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）1、特点介绍超声波指向性强，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，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。
为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。
本文所介绍的三方向（前、左、右）超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。
2、分类为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。
总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。
电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。
较为常用的是压电式超声波发生器。
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波发生器内部结构，它有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
超声波传感器及其测距原理
安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。
障碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前提，超声波传感器以其信息处理简单、价格低廉、硬件容易实现等优点，被广泛用作测距传感器。
本超声波测距系统选用了SensComp公司生产的Polaroid 6500系列超声波距离模块和600系列传感器，微处理器采用了ATMEL公司的AT89C51。
本文对此超声波测距系统进行了详细的分析与介绍。
1、超声波传感器及其测距原理超声波是指频率高于20KHz的机械波[1]。
为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。
超声波传感器是利用压电效应[1]的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）[2]。
首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离，即1、硬件电路设计我们设计的超声波测距系统由Polaroid 600系列传感器、Polaroid 6500系列超声波距离模块和AT89C51单片机构成。
2.1 Polaroid 600系列传感器此超声波传感器是集发送与接收一体的一种传感器。
传感器里面有一个圆形的薄片，薄片的材料是塑料，在其正面涂了一层金属薄膜，在其背面有一个铝制的后板。
薄片和后板构成了一个电容器，当给薄片加上频率为49.4kHz、电压为300VAC pk-pk的方波电压时，薄片以同样的频率震动，从而产生频率为49.4kHz的超声波。
当接收回波时，Polaroid 6500内有一个调谐电路，使得只有频率接近49.4kHz的信号才能被接收，而其它频率的信号则被过滤。
超声波测距实验技术及常见问题解答
超声波测距实验技术及常见问题解答1. 引言超声波测距技术是一种常见的测距方法，广泛应用于工业生产、医疗诊断等领域。
本文将介绍超声波测距实验的原理和常见问题解答。
2. 超声波测距原理超声波是指频率超过人耳听力范围的声波。
测距实验中使用的超声波传感器通过发射和接收超声波，并根据超声波的传播速度和回波时间来计算目标物体与传感器的距离。
超声波的传播速度大约为340米/秒，实验中可通过测量回波时间来计算距离。
3. 实验装置和步骤为了进行超声波测距实验，我们需要准备超声波传感器、控制电路、计时电路等实验装置。
首先，将超声波传感器安装在固定位置，确保与目标物体之间没有遮挡物。
接着，控制电路发射超声波信号，超声波传感器接收到回波信号后，计时电路记录下回波时间。
最后，通过计算回波时间和超声波传播速度，可以得到目标物体与传感器的距离。
4. 常见问题解答4.1 超声波测距会受到什么影响？超声波测距受到目标物体的形状、反射面的材质、环境温度等因素的影响。
例如，目标物体的形状不规则或表面粗糙会导致超声波的反射方向发生变化，影响测量精度。
此外，超声波的传播速度还受到温度的影响，需对测距结果进行修正。
4.2 如何提高测距的精度？为提高测距精度，可以采用多点测量的方法，即在目标物体的不同位置进行多次测距，然后取平均值。
此外，还可以使用更精密的控制电路和计时电路，以减小误差。
另外，合理安装传感器、确保传感器与目标物体之间没有遮挡物也会对测距精度有所影响。
4.3 超声波测距适用于哪些场景？超声波测距适用于室内和室外环境，可以用于测量近距离和中距离的目标物体。
在工业生产中，超声波测距常用于物品定位，例如在流水线上对物体进行测量和判定。
在医疗诊断中，超声波测距技术广泛应用于妇科检查、心脏超声检测等领域。
5. 结论超声波测距技术是一种常见且实用的测距方法，具有广泛应用前景。
本文介绍了超声波测距实验的原理和步骤，并解答了一些常见问题。
通过了解超声波测距技术的原理和注意事项，我们可以更好地应用于实际生产和科研工作中，提高测距的精度和准确性。
超声波 测距 原理
超声波测距原理
超声波测距是一种利用超声波的特性来测量距离的技术。
其原理基于超声波在空气中传播的速度固定，并且当超声波遇到物体表面时会发生反射。
利用超声波发射器发出的超声波经过发射器和物体之间距离的时间差可以计算出物体与发射器之间的距离。
超声波测距装置主要由超声波传感器、脉冲发生器、计时器和显示器等组成。
首先，脉冲发生器会生成一个短脉冲信号，这个信号会被超声波传感器转化为超声波信号并发射出去。
当超声波遇到物体时，一部分被物体吸收，一部分被物体反射回来，被超声波传感器接收到。
超声波传感器会将接收到的超声波信号转化为电信号，并传送给计时器。
计时器记录下发射超声波和接收到反射超声波之间的时间差，然后根据超声波在空气中的传播速度来计算出物体与传感器之间的距离。
最后，测量结果会通过显示器显示出来。
超声波测距技术广泛应用于工业领域中，如测量物体的距离、液位、宽度等。
其优点包括测距精度高、测量范围广、无需直接接触被测物体等。
然而，超声波测距也存在一些局限性，比如受到物体表面形状和材料的影响，对于某些特殊材料的测量可能不太准确。
因此，在具体应用中需要根据实际情况选择合适的测距技术。
超声波传感器的使用方法和测距准确度
超声波传感器的使用方法和测距准确度超声波传感器是一种常用的测距设备，它利用了声波在空气中传播的特性来测量距离。
在工业自动化、智能家居和机器人等领域，超声波传感器被广泛应用。
本文将介绍超声波传感器的使用方法和测距准确度，以帮助读者更好地了解和应用这种传感技术。
一、超声波传感器的工作原理超声波传感器通过发射超声波脉冲并接收反射回来的声波来测量距离。
其工作原理基于声波在空气中传播的速度是已知的，因此可以通过测量声波的往返时间来计算距离。
传感器的发射器发射超声波脉冲，然后等待接收到反射波的时间，通过测量时间间隔就可以得到距离。
二、超声波传感器的使用方法超声波传感器的使用非常简单，只需连接至相应的电路和控制器。
在测距前，用户需要进行以下几个步骤：1. 确定适当的超声波传感器型号：超声波传感器有多种不同型号和规格可供选择，因此用户需要根据实际需求选择适合的型号。
一般来说，传感器的功耗、测距范围和精度是需要考虑的重要因素。
2. 连接电源和信号线：超声波传感器通常需要接入电源和信号线，以便传输测距数据和控制信号。
用户需要根据传感器的规格和要求，正确连接相应的线缆。
3. 安装传感器：根据实际应用场景，用户需要将超声波传感器正确安装在测距的目标物体附近。
要保证传感器与目标物体之间没有遮挡物，以充分发挥传感器的功能。
4. 数据采集和处理：连接超声波传感器后，用户可以通过相应的控制器或电路板来采集和处理传感器输出的数据。
一般情况下，用户可以将测距数据用数字设备进行显示或存储，也可以通过编程实现更复杂的功能。
三、超声波传感器的测距准确度超声波传感器的测距准确度是使用者非常关注的一个重要指标。
其测距准确度主要受到以下几个因素的影响：1. 传感器频率：超声波传感器的频率决定了其测距能力的上限。
一般来说，频率越高，传感器的测距精度越高。
但是高频的传感器通常功耗也较高，因此需要根据实际需求权衡测距范围和功耗。
2. 目标物体的特性：不同的目标物体对超声波的反射能力不同，这也会影响传感器的测距准确度。
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。
超声波测距工作原理
超声波测距工作原理超声波测距技术是一种常见的非接触式测量方法，通过发送超声波信号并测量其传播时间来实现距离的测量。
它在许多领域中得到广泛应用，如测距、障碍物检测以及无人驾驶等。
本文将介绍超声波测距的基本工作原理以及常用的超声波传感器。
一、超声波测距的原理超声波是一种高频声波，它的频率通常在20kHz到200kHz之间。
超声波测距利用声音在空气中传播的速度恒定不变的特性进行测量。
其基本原理可以概括为以下几个步骤：1. 发送超声波信号：超声波传感器会通过压电陶瓷元件或电磁换能器等将电能转换为声能，并向外发射超声波信号。
2. 超声波的传播：超声波信号在空气中传播，并遇到目标物体时会发生反射。
3. 接收反射信号：传感器会同时兼具发送和接收功能，它会接收到目标物体反射回来的超声波信号。
4. 测量传播时间：测量信号从发送到接收的时间差，通过将声音速度与时间乘积，可以得到距离。
二、超声波传感器类型超声波测距通常使用的传感器有两种类型：时差法和多普勒效应法。
1. 时差法传感器：时差法传感器是通过测量超声波信号的传播时间来计算距离的。
它通常由超声波发射器和接收器组成。
当超声波信号被目标物体反射后，接收器接收到信号并发送给计时器，计时器会记录下信号的传播时间。
然后，通过将传播时间乘以超声波在空气中的速度，可以得到目标物体与传感器之间的距离。
2. 多普勒效应法传感器：多普勒效应法传感器则是通过检测超声波信号的频率变化来计算距离的。
当超声波信号遇到流体或运动目标物体时，会发生频率的变化。
传感器通过测量这种频率变化，可以计算出目标物体与传感器之间的速度和距离。
三、应用领域超声波测距技术广泛应用于许多领域，主要包括以下几个方面：1. 工业领域：超声波测距被广泛用于工业自动化领域中的距离测量、液位测量、流量测量等。
它可以实现非接触式测量，同时也能够适应不同环境的复杂条件。
2. 车辆领域：超声波测距被应用于车辆防撞系统中，常见的倒车雷达就是使用超声波测距原理实现的。
超声波与激光测距仪-测距传感器之间有何区别
超声波与激光测距仪/测距传感器之间有何区别
超声波和激光测距仪/测距传感器是两个广泛用来测量距离的工具，两者之间互有优势，在选择的时候要根据实际情况具体分析，看哪个类型的传感器更适合使用。
下面来讲述一下它们测量原理和性能上的区别。
超声波和激光测距仪/测距传感器各自的原理：
超声波测距仪/测距传感器是根据超声波在空气中的传播速度为已知，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，然后根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
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。
超声波测距仪/测距传感器由超声波发生电路、超声波接收放大电路、计数
和显示电路组成。
激光测距仪/测距传感器是利用激光对目标的距离进行准确测定的传感器。
激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。
激光测距仪是目前使用最为广泛的测距传感器，激光测距仪/测距传感器又可以分类为手持式激光测距仪/测距传感器和望远镜激光测距仪/测距传感器两种。
超声波和激光测距仪/测距传感器性能上的区别：
1、精度：超声波测距仪/测距传感器的测量精度是厘米级的，测距仪/测距传
感器的测量精度是毫米级的；
2、测量范围：超声波测距仪/测距传感器的测量范围通常在80 米以内，而手
持式激光测距仪/测距传感器的测量范围最高可到200 米，激光测距望远镜的测。
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。
超声波测距工作原理
超声波测距工作原理超声波测距技术是利用超声波在空气中传播的特性来实现物体距离的测量。
它广泛应用于工业、医疗、安防等领域，具有高精度、无辐射、非接触等优点。
本文将介绍超声波测距的工作原理及其应用。
一、超声波传播原理超声波是指频率高于人耳能听到的声波，其频率一般在20kHz以上。
超声波在空气中传播的速度是恒定的，约为340米/秒。
当超声波遇到物体时，部分声波会被反射回来。
根据超声波的传播速度和返回时间，我们可以计算出物体到传感器的距离。
二、超声波测距传感器超声波测距一般使用超声波传感器来实现。
该传感器通常由发射器和接收器组成。
发射器会发射一束超声波脉冲，而接收器会接收反射回来的超声波。
通过测量超声波的发射和接收时间差，我们可以计算出物体的距离。
三、超声波测距工作流程超声波测距的工作流程如下：1. 发射超声波脉冲：超声波测距传感器发射一束超声波脉冲。
2. 接收反射信号：传感器接收到反射回来的信号。
3. 计算时间差：通过计算发射和接收时间的差值，得到超声波在空气中行进的时间。
4. 计算距离：利用超声波在空气中的传播速度，将时间转换为距离。
四、超声波测距误差超声波测距的精度受到一些因素的影响，可能会产生一定的误差。
主要的误差来源包括：1. 空气温度、湿度等环境因素对超声波传播速度的影响；2. 传感器的发射和接收能力；3. 反射物体的形状、材料等因素。
为了减少误差，可以采取以下措施：1. 校准传感器：根据测定的标准距离，调整传感器的参数，使其输出更准确的距离值。
2. 考虑环境因素：在使用过程中，尽量消除或校正环境因素的影响，以确保测距结果的准确性。
3. 使用多点测距：通过多个超声波传感器组合使用，可以提高测距的精度和可靠性。
五、超声波测距应用超声波测距技术在各个领域有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用示例：1. 工业领域：用于物体距离测量、流体水位监测、液体流量测量等。
2. 建筑领域：用于建筑物结构健康监测、地震监测等。
超声波传感器测距实验.
超声波传感器测距实验
一、实验目的：了解超声波在介质中的传播特性；了解超声波传感器测量距离的原理和结构。
二、基本原理：超声波传感器由发射探头、接收探头及相应的测量电路组成。
超声波是听觉阈值以外的振动，其常用频率范围在104～3×106之间，超声波在介质中可以产生三种形式的振荡波：横波、纵波、表面波。
用于测量距离时采用纵波。
本实验用超声波发射探头的发射频率为40KHz，在空气中波速为344m/s。
当超声波在空气中传播碰到金属介面时会产生一个反射波和折射波，从金属介面反射回来的波由接收探头接收探头接输入测量电路，计算超声波从发射到接收之间的时间差Δt，从s=v·Δt就能算出相应的距离。
三、需用器件与单元：超声波传感器实验模板、超声波发射及接收器件、反射挡板、数显表、±15V电源。
四、实验步骤：
1、超声波传感器发射和接收四根尾线中，编号为1、2的二根线插入发射电路两个端孔；编号为3、4的二根线插入接收电路二个端孔。
从主控箱接入±15V。
2、距超声波传感器5cm(0～5cm左右为超声波测量盲区)处放置反射挡板，合上电源。
实验模板滤波电路输出端与主控箱V i相接，电压选择2V档。
调节挡板对正探头的角度，使输出电压达到最大。
3、以三源板侧边为基准，平行移动反射板，依次递增2cm，读出数显表上
的数据，记入表16-1。
表16-1超声波传感器输出电压与距离之关系。
4、根据一16-1数据画出V-X曲线，并计算其灵敏和线性度。
五、思考题：
调节反射档板的角度，重复上述实验，超声波传感还可用于测量角度吗？。
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。
超声波传感器测距原理
超声波传感器测距原理超声波传感器是一种常见的测距设备，它利用声波的传播和反射原理来测量与目标物体的距离。
其工作原理基于声速在空气中的传播速度是已知且恒定的，并且声波在空气和其他介质之间的边界上发生反射时，反射声波的时间可以用来测量物体的距离。
超声波测距传感器包含一个发射器和一个接收器。
发射器发出一个超声波脉冲，该脉冲在空气中以声速传播，直到遇到一个物体。
如果物体是平的或较大且直接面对传感器，超声波会被完全反射，并由接收器接收。
反之，如果物体是小的或者其表面非平整，只有一部分声波被反射回来。
当接收器接收到反射的声波信号时，它会将信号转换为电信号，并计算从发射器到目标物体的往返时间。
根据声波的传播速度和往返时间，超声波传感器可以计算目标物体到传感器的距离。
具体而言，超声波传感器的测距原理如下：1.发射声波脉冲：超声波传感器发射一个短时间的声波脉冲，通常频率在20kHz到200kHz之间。
这个脉冲会沿着传感器的指定方向传播。
2.接收反射信号：当发射的超声波脉冲遇到一个物体时，它会被部分或完全反射回来。
接收器会接收到这个反射信号，并将其转换为电信号。
3.计算往返时间：通过记录发射和接收声波的时间差，可以计算出声波从发射器到物体再返回至接收器所需的时间。
4.计算距离：根据声波在空气中的传播速度和往返时间，可以利用以下公式计算出目标物体离传感器的距离：距离=速度×时间/2其中，速度为声波在空气中的传播速度，时间为声波的往返时间，除以2是因为声波的传播是双向的。
1.非接触式测距：超声波传感器可以在不接触物体的情况下进行测距，不会对目标物体造成损害。
2.高精度：由于声波的传播速度是已知且恒定的，超声波传感器有很高的精度，可以测量细小的距离变化。
3.宽范围：超声波传感器的测距范围通常在几厘米到几米之间，适用于不同尺寸的物体测距。
4.可靠性强：超声波传感器对目标物体的形状和表面特性并不敏感，能够在各种环境条件下正常工作。
超声波传感器测距原理
超声波传感器测距原理
首先，超声波传感器通过发射超声波脉冲，并接收目标物体反射回来的超声波脉冲。
当超声波脉冲发射后，经过一定的时间后，接收到目标物体反射回来的超声波脉冲。
根据超声波在空气中的传播速度，可以通过测量发射和接收超声波脉冲之间的时间差来计算目标物体与传感器之间的距离。
其次，超声波在空气中的传播速度是一个已知的常数，一般情况下约为340m/s。
因此，通过测量超声波脉冲的往返时间，可以利用以下公式来计算目标物体与传感器之间的距离：
距离 = 传播速度× 时间差 / 2。
其中，时间差为发射超声波脉冲到接收目标物体反射回来的超声波脉冲的时间间隔，除以2是因为超声波脉冲是往返传播的，需要将时间差除以2才能得到单程的距离。
另外，超声波传感器测距原理还需要考虑到超声波在空气中传播的特性。
由于空气中存在温度、湿度等因素的影响，会对超声波的传播速度产生一定的影响。
因此，在实际应用中，需要对测得的
距离进行修正，以提高测距的准确性。
总的来说，超声波传感器测距原理是利用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。
通过测量超声波脉冲的往返时间，并考虑到空气中的温度、湿度等因素的影响，可以实现精准的测距功能。
超声波传感器在工业自动化、智能车辆等领域有着广泛的应用，其测距原理的了解对于工程师和研发人员具有重要的意义。
距离传感器的工作原理
距离传感器的工作原理
距离传感器是一种用于测量物体与传感器之间距离的设备。
它基于不同的原理来实现距离测量，以下是常见的几种工作原理：
1. 红外线测距原理：
红外线测距是利用红外线发射器发射红外线，当红外线照射到物体上时，部分红外线会被物体反射回来，并由接收器接收。
通过测量红外线的发射和接收时间间隔，可以计算出物体与传感器之间的距离。
2. 超声波测距原理：
超声波测距是利用超声波传感器发射超声波，并通过接收器接收超声波的回波。
当超声波照射到物体后，会被物体表面反射回来，传感器接收到这个回波信号，并通过计算回波时间间隔，可以得出物体与传感器之间的距离。
3. 激光测距原理：
激光测距利用激光器产生一束非常聚焦的激光束，照射到物体上后，激光光束会被物体表面反射回来。
接收器接收到反射回来的光信号，并通过计算光传播时间和光速的乘积，可以计算出物体与传感器之间的距离。
以上是几种常见的距离传感器工作原理。
它们在不同的应用场景中具有各自的优势和适用范围。
通过测量物体与传感器之间的距离，距离传感器可以在自动化控制、安全监测、避障导航等领域发挥重要作用。
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传播的特性来实现距离的测量。
超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波，通常在20kHz到200kHz之间。
超声波测距的原理主要涉及到超声波的发射、传播和接收三个方面。
首先，超声波的发射是通过超声波传感器来实现的。
超声波传感器内部包含一个压电陶瓷片，当施加电压在其上时，压电陶瓷片会振动产生超声波。
这些超声波会以球面波的形式向四面八方传播，直到碰到障碍物后被反射回来。
其次，超声波的传播是指超声波在空气中的传播过程。
超声波在空气中传播的速度约为343m/s，这个速度是一个常数，因为在常温下空气的密度和弹性模量都是不变的。
根据超声波传播的速度和接收到超声波的时间差，可以计算出超声波的传播距离。
最后，超声波的接收是通过超声波传感器来实现的。
当传感器接收到反射回来的超声波时，压电陶瓷片会再次振动产生电信号。
这个电信号经过放大和处理后，可以得到超声波的传播时间，再通过计算就可以得到测距结果。
超声波测距的原理简单清晰，而且具有很高的测距精度。
但是在实际应用中，需要注意一些影响测距精度的因素。
比如，温度、湿度等环境因素会影响超声波在空气中的传播速度，从而影响测距结果。
此外，超声波在传播过程中会受到空气的吸收和散射，也会影响测距的精度。
总的来说，超声波测距的原理是通过发射超声波、测量超声波的传播时间来实现的。
它具有测距精度高、测距范围广、成本低廉等优点，在工业、自动化、机器人等领域有着广泛的应用前景。
希望本文能够帮助大家更好地理解超声波测距的原理，为相关领域的应用提供一些参考和帮助。
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。
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。
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 C ,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、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勺频率信号、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250卩s , 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。
由于超声波的传播距离与它的振幅成正比，为了使测距范围足够远,可对振荡信号进行功率放大后再加在超声波传感器上。
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超声波传感器及超声波测距摘要：介绍了一种基于AT89C52单片机的超声波测距系统，由555和运放及比较器配合超声波传感器有效组成了超声波的发射电路和接收电路。
同时在数据处理，盲区消隐方面提出了有效解决方法! 从而提高了检测的精度及灵敏度,以及用LCD液晶显示器配合美妙的音乐进行显示。
本文主要阐述了超声测距系统的硬件电路构成、工作原理及软件设计方法。
该系统硬件结构简单、工作可靠,有良好的测量精度和灵敏度。
[关键字] 超声波测距 LCD液晶前言随着科技的迅猛发展越来越多科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中,给我们的生活带来了诸多方便。
这一设计就是本着这个宗旨出发,利用超声波的特性来为我们服务。
人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。
常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。
由于超声波指向性强,因而常于距离的测量。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人,汽车安全,海洋测量等上得到了广泛的应用。
本设计提供一种液晶显示测距装置,该装置利用了发射接收一体化的超声波传感器和微处理器。
采用超声波传感器分时工作于发射和接收,利用声波在空气中的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物到超声波测距器之间的距离。
距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数,所以,测距就成为数据采集中要解决的一个问题。
尽管测距有多种方式,比如,激光测距,微波测距,红外线测距和超声波测距等。
但是,超声波测距不失为一种简单可行的方法。
虽然超声波测距电路多种多样,甚至已有专用超声波测距集成电路。
但是,有的电路复杂,技术难度大,有的调试困难,有的元件不易购买。
本文介绍的电路,成本低廉,性能可靠,所用元件易购,并且利用测距原理,结合单片机的数据处理,使测量精度提高,电路实现容易,无须调试,工作稳定可靠。
目录前言 (II)第一章绪论 (4)1.1 选题背景及研究意义 (4)第二章方案论证 (5)2.1 超声波测距原理 (5)2.2 系统的工作原理 (5)第三章系统硬件电路的设计 (7)3.1 AT89C52单片机 (7)3.2 超声波发射电路 (8)3.3 超声波接收电路 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1超声波接收发射软件设计 (12)4.2 LCD液晶显示部分软件设计 (13)4.3超声波传感器程序............................................................ (15)结论 (19)参考文献 (20)第一章绪论1.1选题背景及研究意义1.1.1 选题背景在日常生活中，有各种各样的测距仪。
与激光测距、红外线测距相比,超声波对外界光线、色彩和电磁场不敏感,更适于黑暗、电磁干扰强、有毒、灰尘或烟雾的恶劣环境,在识别透明及漫反射性差的物体上也更有优势。
而且超声波还有其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点。
超声波测距是一种非接触式测量,广泛应用于倒车防撞雷达、机器人接近觉、海洋测量、物体识别等领域。
距离是在不同的场合和控制中需要检测的一个参数,所以,测距就成为数据采集中要解决的一个问题。
1.1.2研究意义本设计是超声波测距仪装置,该装置利用了发射接收一体化的超声波传感器和微处理器。
采用超声波传感器分时工作于发射和接收,利用声波在空气中的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物到超声波测距器之间的距离。
因此经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
在日常生活中起了广泛的作用。
第二章方案论证2.1超声波测距原理为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。
总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。
电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。
它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。
目前较为常用的是压电式超声波发生器超声波测距通常采用度越时间法,即利用s=vt/2计算被测物体的距离。
式中s为收发头与被测物体之间的距离, v为超声波在介质中的传播速度(v = 331. 41+T/273m/s),t为超声波的往返时间间隔。
工作原理为:发射头发出的超声波以速度v在空气中传播,在到达被测物体时被其表面反射返回,由接收头接收,其往返时间为t,由s算出被测物体的距离。
T为环境温度,在量精度要求高的场合必须考虑此影响,但在一般情况下,可舍去此法,由软件进行调整补偿。
由于超声波也是一种声波，其声速c与温度有关，附表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。
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。
声速确定后，只要测得超声波往返的时间，就可以求出距离。
这就是超声波测距原理。
表1 温度与声速的关系2.2系统的工作原理系统的工作是由软件和硬件的配合过程。
先由微机使555使能端置1，继而555送出40kHz频率的方波信号经过压电换能器（超声波发射头）将信号发射出去及发射超声波,同时该时刻启动定时器开时计时。
该信号遇到障碍物反射回来在此称为回波。
同时,压电换能器（超声波接收头）将接收的回波及接收超声波,通过信号处理的检波放大，及通过三级放大后再送到比较器进行比较输出比较电压, 输出电压经过三极管以后，使之电压与AT89C52的I/O口相匹配最后送至微机处理。
最后进行LCD液晶显示同时配上美妙的音乐。
超声波测距系统设计框图如图2.1所示。
图2.1超声波测距系统组成框图第三章系统硬件电路的设计硬件电路主要分为单片机系统及显示电路、超声波发射电路、超声波接收电路和电路音乐回放电路等部分组成。
3.1AT89C52单片机AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。
单片机正常工作时，都需要有一个时钟电路，和一个复位电路。
本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路，来构成单片机的最小电路。
如图3.1所示。
图3.1 单片机的最小电路3.1.1时钟电路计算机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍的进行的，这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。
单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。
为了保证各部件间的同步工作。
单片机内部电路就在惟一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。
要给单片机提供时序要有相关的硬件电路，即振荡器和时钟电路。
因此选择了内部时钟方式。
利用蕊片内部的振荡器，然后在引脚XTAL1和XTAL两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路如图1所示，外接晶振时，C1和C2值通常选择为30PF左右。
C1，C2对频率有微调作用。
晶体的频率范围可在1.2～12MHZ之间选择。
在实际连接中，为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定。
可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机蕊片靠近。
3.1.2复位电路有图可以看出，是按键电平复位电路，相当于按复位键后复位端通过电阻与Vcc电源接通。
复位是单片机的初始化操作。
单片机在启动运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
因而，复位是一个很重要的操作方式。
但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路来实现。
3.2超声波发射电路发射电路由555 构成的多谐振荡器和超声波发射头组成。
3.2.1多谐振荡器采用555 构成多谐振荡器可以实现宽范围占空比的调节!并且电路设计简单!占用面积小。
如图3.2所示，由单片机AT89C52的P2.3口发出同步脉冲信号!该同步脉冲启动多谐振荡器!使其输出40KHZ的高频电压信号! 经过整形直接加至超声波换能器探头! 根据逆压电效应! 产生振动频率为40KHZ 的超声波。
图3.2 超声波发射电路接通电源后，电容C 被充电，VC 上升，当VC 上升到2/3VCC 时，触发器被复位，同时放电BJT T 导通，此时Vo 为低电平，电容C 通过R2和T 放电，使VC 下降。
当VC 下降到1/3VCC 时，触发器又被置位，Vo 翻转为高电平。
电容器C 放电所需的时间为C R C R t pl27.0ln 22≈= 当C 放电结束时，T 截止，VCC 将能过R1，R2向电容器充电，VC 由1/3VCC 上升到2/3VCC 所需的时间为()()C R R C R R t PH 217.0ln 212+≈+=当VC 上升到2/3VCC 时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为()CR R t t f PL PH 22143.11+≈+=由于555内部的比较器的灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压的温度变化的影响很小。
图3.3 555的工作波形图从555的工作波形图，可看出占空比是固定不变的。
为了调解的方便，我把R1和R2都换成了电位器，就形成了占空比可调的电位器。
使的超声波的发射电路更加具有高效性。
也能满足波尽可能的减小失真。
从面达到测距更长的效果。
3.2.2超声波传感器从图3.2超声波的发射电路上看还有一个超声波传感器。
它具有把电信号转化为机械信号，同时又能把机械信号转化为电信号的功能。
在设计中选择了压电式超声波发声器。
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波发生器内部结构如图3.4所示，它有两个压电晶片和一个共振板。
压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收器。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
本文所采用的超声波传感器是T/R-40-16（其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16表示其外径尺寸，以毫米计）图3.4 超声波传感器结构3.3超声波接收电路超声波接收电路包括由MC3403构成的三级回波放大电路以及LM358电压比较整形电路两部分,与超声波接收传感器T-40-16配合使用,实现超声波的接收功能。