超声波传感器设计报告
超声波传感器的设计与应用
超声波传感器的设计与应用超声波传感器是一种能够使用超声波来检测、测量和感应物体的设备。
它通过发射超声波并接收其反射信号来确定物体的位置、距离和形状等信息。
超声波传感器具有精度高、反应快、无损检测等特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
超声波传感器的设计主要包括传感器模块的选择和电路设计两个方面。
传感器模块通常由超声波发射器和接收器组成，发射器产生超声波信号，而接收器接收超声波的反射信号。
在模块选择时，需要考虑到工作频率、工作距离、角度范围、解析度、功耗等因素。
对于不同的应用场景，需要选择适合的传感器模块。
在电路设计方面，超声波传感器通常需要一定的信号处理电路来提取出物体反射的超声波信号。
常用的信号处理电路包括放大电路、滤波电路和模数转换电路等。
放大电路可以增强传感器模块接收到的超声波信号，提高传感器的灵敏度。
滤波电路可以滤除噪声和干扰信号，提高传感器的信噪比。
模数转换电路可以将模拟信号转换为数字信号，便于后续处理和分析。
1.距离测量：超声波传感器可以测量物体与传感器之间的距离，例如测量停车场停车位的空余情况，或者测量液位传感器中液体的高度等。
2.避障与导航：超声波传感器可以用于机器人、车辆等设备的避障与导航，通过检测前方障碍物的距离和位置，实现自动避障和导航功能。
3.物体检测与定位：超声波传感器可以用于检测物体的存在和位置，例如在自动售货机中检测货物是否准备就绪，或者在工业生产中定位物体的位置等。
4.流量检测与控制：超声波传感器可以用于测量流体的流速和流量，例如在水处理设备中测量供水管道中的水流量，或者在油气管道中测量油气的流速等。
5.目标追踪与监控：超声波传感器可以用于追踪和监控目标的位置和活动，例如在安防系统中监控人员和车辆的活动，或者在无人机中实现目标跟踪和拍摄等。
综上所述，超声波传感器的设计与应用是一个多领域的综合应用，不仅需要合理选择传感器模块，还需要设计合适的电路和信号处理方法。
通过合理设计和应用，超声波传感器可以在很多领域实现快速、准确的检测和测量。
超声波传感器
超声波传感器的实验报告一、超声波传感器的定义：超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。
超声波是振动频率高于20KHz的机械波。
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。
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。
超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
超声波传感器的原理：二、超声波传感器按其工作原理，可分为1、压电式2、磁致伸缩式3、电磁式压电式超声波传感器压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。
常用的敏感元件材料主要有压电晶体和压电陶瓷。
根据正、逆压电效应的不同，压电式超声波传感器分为发生器（发射探头）和接收器（接收探头）两种，根据结构和使用的波型不同可分为直探头、表面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚焦探头、水浸探头、喷水探头和专用探头等。
压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声波。
当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波最强。
压电式超声波传感器可以产生几十千赫到几十兆赫的高频超声波，其声强可达几十瓦每平方厘米。
压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。
当超声波作用到压电晶片上引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路，最后记录或显示出来。
压电式超声波接收器的结构和超声波发生器基本相同，有时就用同一个传感器兼作发生器和接收器两种用途。
典型的压电式超声波传感器结构主要由压电晶片、吸收块（阻尼块）、保护膜等组成。
压电晶片多为圆板形，超声波频率与其厚度成反比。
压电晶片的两面镀有银层，作为导电的极板，底面接地，上面接至引出线。
为了避免传感器与被测件直接接触而磨损压电晶片，在压电晶片下粘合一层保护膜。
超声波测距传感器报告 (2)
超声波测距原理及其运用超声波作为一种传输信息的媒体，由于其本身的直射性和反射性，以及不易受光照、电磁波等外界因素影响的特性，在探伤、测距、测速等多种领域越来越受到重视。
超声波是频率高于20K赫兹的声波，他的方向性好，穿透力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
在医学、军事、工业、农业上有多的应用。
超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
在超声探测电路中，在发射端得到输出脉冲为一系列方波，这一系列方波的宽度为发射超声与接收超声的时间间隔，显然被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲的个数与被测距离成正比。
超声测距大致有以下方法：(1)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离;(2)测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t。
因此，被测距离为S=1/2vt。
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。
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。
超声波传感器的设计与研究
超声波传感器的设计与研究一、引言超声波传感器是一种通过声波在介质中的传播来检测距离、位置、速度等参数的传感器。
超声波传感器使用频率高、泄漏小、灵敏度高、探测距离远等特点，因此在工业、医疗等领域得到了广泛的应用。
本文将重点介绍超声波传感器的设计与研究。
二、超声波传感器的基本原理超声波传感器的基本原理是利用超声波在介质中的传播来探测物体的距离、位置、速度等参数。
声波在介质中的传播速度取决于介质的密度和刚度，因此可以通过测量声波传播时间来计算物体距离。
超声波传感器通常由发射器、接收器和信号处理系统组成。
发射器将电信号转换为声波信号，发送到物体上后被反射回来，接收器将反射回来的声波信号转换为电信号，然后信号处理系统将电信号转换为所需的参数。
三、超声波传感器的设计和制造超声波传感器的设计和制造需要考虑到多个因素，如频率、距离、灵敏度、波束角、环境适应性等。
以下是超声波传感器的设计和制造的一些关键步骤：1. 发射器和接收器的设计超声波传感器的发射器和接收器通常采用压电陶瓷材料制成。
压电陶瓷材料具有压电效应，即在应力下会产生电压。
因此，压电陶瓷材料可以将电信号转换为声波信号，也可以将反射回来的声波信号转换为电信号。
发射器和接收器的设计需要考虑到频率、波束角、灵敏度等因素。
频率越高，探测距离越短，但灵敏度越高；波束角越窄，方向性越好，但探测范围也越小。
2. 信号处理系统的设计超声波传感器的信号处理系统对于测量精度和稳定性都至关重要。
通常，信号处理系统包括前置放大器、滤波器、放大器和模数转换器等。
前置放大器用于提高信号的幅度和增强信号的噪声比；滤波器用于滤除杂波和干扰信号；放大器用于放大信号的幅度；模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，以便进一步处理和计算。
3. 环境适应性的设计超声波传感器的应用场景通常比较恶劣，需要考虑到环境适应性。
例如，需要考虑防水、抗震、抗干扰等因素。
四、应用领域超声波传感器在工业、医疗、安防等领域都有广泛的应用。
实验报告之传感器-超声波
传感器实验报告制作：刘煌司黄海锋实训的意义：在这个学期，我们已经学习了传感器技术，熟悉、了解了传感器的知识以及其在各方面的相关运用。
但书本知识仅仅是让我们了解到了有什么传感器和它的一些常用方法，实际上的运用，我们却还没有接触过、尝试过，所以，我们开展了传感器实训，让我们了解传感器在生活中实际用法和用途。
由于传感器各类众多，我们不可能拿它们来一一实验，于是，我们选择了一个运用较广的传感器——超声波传感器来进行实验。
分组情况：为了让更多人都有动手的机会，我们决定两人一组进行实验。
步骤：一、电路分析：本传感器电路是一个超声波测距电路，用一个单片机来控制整个电路。
以单片机为核心，其电路主要有以下几个模块：1、单片机的复位与晶振电路，这是单片机必不可少的电路，一个是让单片机从头开始运行，一个是给单片机提供能量的时钟电路；2、超声波发射电路，由单片机P1.0口发出40KHz的脉冲波，再分出两个路，当一条路的非门多于另一条的支路的时候，两个支路的输出就会一个为高电平，一个为低电平，且单片机的电流经过非门后，其电流也会增大，后两个非门的输出端接在了一起，使其电流又加大了一些；3、超声波接收电路：运用了一个SONY公司的一个集成电路，其接法是相对固定的，在超声波没有反回来的情况下，CX20106A的7脚为高电平，当收到超声波时，其7脚为低电平，再将7脚引到单片机的外部中断0处，通过编程，让它电平变化时作出相应的反应；4、数码管显示电路：由于单片机I/O口较少，所以用数码管的动态显示接法，单片机的P0口接数码管的段选，用P2.4－P2.7来控制它的们选端口。
二、画接线图：本电路有四个模块，所以为了让每人都有参与机会，所以我们一人画两个模块，然后再把这四个模块画在一起，再将其进行最后的修改，然后又将其与原理图核对，没有发现错误后就进行下一步。
三、焊接：可能是平时对万用板用的比较少，所以出现了比较多的问题，主要问题有下：开始时焊的锡很脏，完全没有那种光泽。
超声波传感器测试实验报告
超声波传感器测试实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是对超声波传感器的性能进行全面测试，以了解其在不同条件下的工作特性和测量精度，为后续的应用提供可靠的数据支持。
二、实验原理超声波传感器是利用超声波的特性来测量距离和检测物体的。
它通过发射超声波脉冲，并接收反射回来的声波，根据发射和接收的时间差来计算距离。
超声波在空气中的传播速度约为 340 米/秒，通过测量发射和接收的时间间隔 t，距离 d 可以通过公式 d ＝ v × t ／ 2 计算得出，其中 v 为超声波在空气中的传播速度。
三、实验设备与材料1、超声波传感器模块：型号为_____，工作频率为_____kHz。
2、微控制器：＿____型号，用于控制传感器和处理数据。
3、电源：提供稳定的_____V 直流电源。
4、示波器：用于观测传感器的输出信号。
5、障碍物：不同材质和形状的物体，如木板、金属板、球体等。
6、测量工具：卷尺，精度为_____mm。
四、实验步骤1、连接电路将超声波传感器与微控制器按照说明书进行正确连接，确保电源供应稳定。
将示波器连接到传感器的输出端，以观察输出信号的波形和特征。
2、传感器校准在无障碍物的开阔空间中，对传感器进行初始校准，设置基准距离为 0 米。
3、距离测量实验放置传感器在固定位置，分别在距离为 01 米、02 米、05 米、1 米、2 米、3 米、4 米、5 米处放置障碍物，记录传感器测量的距离值。
每个距离点进行多次测量，取平均值以提高测量的准确性。
4、障碍物材质和形状影响实验分别使用木板、金属板、塑料板等不同材质的障碍物，在相同距离下进行测量，观察测量结果的差异。
更换不同形状的障碍物，如平面、曲面、球体等，研究其对测量结果的影响。
5、环境因素影响实验在不同的温度（如 10℃、20℃、30℃）和湿度（如 30%、50%、70%）条件下进行测量，分析环境因素对测量精度的影响。
在有噪声干扰的环境中进行测量，观察噪声对传感器输出信号的影响。
超声波测距报告
超声波测距系统——实物部分设计报告一、设计要求：用超声波传感器和其它器件设计一个反射式超声波测距系统。
1、测量距离不小于1.3米，数字显示，清晰，无数字叠加现象。
动态更新数字显示的测量结果，更新时间约0.5秒左右。
2、测量精度优于0.1米，显示精度0.01米。
3、距离小于0.3米时，用蜂鸣片发出间歇式的“滴一滴”声响报警。
4、测量距离超过1.0米时，给出达到测距要求的超量程指示。
二、设计思路：1、设计总的原理框图：超声波发射器㈠2Hz时钟信号产生电路：①分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
②单元电路图如右图。
③参数计算：④ 功能说明：数字显示的测量结果要求动态更新时间约0.5秒左右，所以要求一个频率约2Hz 的时钟信号来控制刷新数据，保证结果显示稳定不闪烁。
㈡ 40KHz 时钟信号产生电路：① 分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过调整电阻和电容的值，得到所需频率的方波。
② 单元电路如下图。
③ 参数计算：④ 功能说明：发送超声波需要一个可以微调的40KHz 的时钟信号作为驱动，1212121 1.43;(2)2,;2 1.52;1,300.pL pH f t t R R C f Hz F R R M R M R K ==++=∴+=Ω∴=Ω=Ω 又另C=470n 取123123231 1.43;(+2)40,+276.1;7.5,7.5,47pL pH f t t R R R C f KHz R R R K K R K R K ==++=∴+=Ω∴=Ω=ΩΩ 1又另C=470pF;取R 为的可变电阻器。
超声波以正弦波方式传输，所以超声波驱动模块的频率要求是接近40KHz 周期信号的方波。
㈢ 17KHz 时钟信号产生电路：① 分析：利用555定时器组成的多谐振荡器作为时钟信号的产生电路，通过调整电阻和电容的值，得到所需频率的矩形波。
超声波传感器课程设计报告
西安广播电视大学课程设计报告（理、工、农、医用）年（季）：专业：机械设计与制造（本）课程：传感器与测试技术姓名：＿＿学号：成绩：摘要摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离较远等优点，因而，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是应用最普遍的一种，并且在测量精度方面也能达到自动化的使用要求，它广泛应用于倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。
实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。
此次设计采用反射波方式。
超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。
单片机采用AT89C51或其兼容系列。
采用12M高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，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40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。
显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89S51单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。
该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、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关键词超声波Ultrasonic单片机AT89S51 MCU AT89S51 测距Ranging目录摘要·1关键词·11.引言·11.1单片机超声波测距系统框图·12.超声波测距工作原理·22.1超声波传感器·32.1.1超声波发生器·32.1.2压电式超声波发生器原理·32.1.3单片机超声波测距系统构成·33.设计方案·43.1关于AT89S51单片机·43.2超声波测距单片机系统·53.3超声波发射和接收电路·63.4显示电路·73.5供电电路·73.6报警输出电路·84.软件设计·84.1软件设计方法·84.1.1主程序设计·84.2超声波测距程序流程图·94.3超声波测距程子序流程图·105.调试与性能分析·105.1调试步骤·105.2性能分析·11致谢·11参考文献·121引言传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。
6.10超声波传感器发送与接收电路设计
安康学院学年论文﹙设计﹚题目超声波传感器发送与接收电路设计学生姓名王洋学号2010222304所在院(系)电子与信息工程系专业班级电子信息工程1班指导教师张兴辉2012 年 6月 13日超声波传感器发送与接收电路设计王洋（安康学院电子与信息工程系电子信息工程10级，陕西安康725000）指导教师：张兴辉【摘要】随着科学技术的快速发展，超声波在科学技术中的应用越来越广，本设计主要对超声波传感器的发送与接收电路进行了理论分析设计。
由于超声波具有频率高、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，因而它可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车及机器人等。
【关键字】超声波、传感器、电路设计Ultrasonic Sensor to Send and Receive Circuit DesignAuthor: Wang Yang（Grade 10,Class 1,Major Electronic and Information Engineering，Electronic and Information Engineering Dept.，Ankang University，Ankang 725000，Shaanxi）Directed by Zhang XinghuiAbstract：With the rapid development of science and technology, ultrasonic applications in science and technology are more and more wide, the main design of the ultrasonic sensors for sending and receiving circuit are analyzed design. Because ultrasound with high frequency, short wavelength and the diffraction are small, especially the good direction, can be a ray and directional propagation characteristics, so it can be widely used in industrial production, medical examination, daily life, unmanned aerial vehicles, automatic work scene of automatic guided vehicle and robot.Key words：Ultrasonic, transducer, circuit design1 超声波传感器的概述以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
超声波传感器设计说明书
超声波传感器设计说明书一、设计背景随着物联网的快速发展，智能家居、智能城市等领域的需求越来越大。
而超声波传感器作为一种常用的传感器，可以用于测距、障碍物检测、车位计数等方面，其应用场景和需求也越来越广泛。
因此，本文将介绍基于超声波技术的传感器设计原理与方法。
二、设计原理超声波传感器是利用超声波对物体进行探测的一种传感器。
一般情况下，传感器会先向检测区域发射一定频率的超声波信号，当超声波信号遇到物体后，会反射回来，传感器接收到反射的超声波信号，并通过计算反射的时间来测量物体与传感器之间的距离。
三、设计方法超声波传感器的设计需要考虑以下几个方面：1.超声波发射器的设计：发射器需要能够产生一定频率的超声波信号，并将其输出到检测区域。
2.超声波接收器的设计：接收器需要能够接收反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
3.信号处理与算法设计：通过对接收的信号进行精确的处理和计算，得到物体与传感器之间的距离。
4.系统设计：将超声波发射器、接收器、信号处理与算法集成到一个系统中，实现对物体的距离测量。
四、设计特点本文介绍的超声波传感器设计特点如下：1.测距精度高：通过准确的信号处理和算法设计，可以实现高精度的距离测量。
2.工作范围广：超声波传感器可用于室内和室外的检测，检测范围可达数米。
3.性能稳定：经过了长期的测试和改进，本设计的超声波传感器性能稳定可靠，可长期稳定工作。
五、应用领域本设计的超声波传感器可以应用于以下领域：1.智能家居：用于自动控制灯光、空调等设备的开关，提高家居生活的便利性。
2.智能城市：用于车位计数、路况监测等方面，提高城市管理的智能化水平。
3.工业自动化：用于机器人导航、物料测量等方面，提高生产线的效率。
六、总结本文介绍了基于超声波技术的传感器设计原理和方法，并阐述了本设计的特点和应用领域。
超声波传感器的应用将会在未来得到越来越广泛的发展和应用。
超声波传感器的设计与开发
超声波传感器的设计与开发超声波传感器是一种最常见的无线传感器，它可以被广泛应用于不同行业和领域中，例如医疗、汽车、机器人、工业、物流等等。
在这篇文章中，我们将探索超声波传感器的设计与开发，包括其原理、优势和限制、应用案例和未来趋势。
一、超声波传感器的原理超声波传感器是一种利用声音波长决定距离进行物体测距的技术。
它通过将超声波发射至目标区域或物体，测量声波的回声时间差来计算距离。
其原理类似于蝙蝠依靠声纳感知物体。
超声波传感器的工作原理基于以下一些关键组件：1. 发射器：通过发射频率为40kHz至200kHz的超声波脉冲。
2. 接收器：接受反射回来的声波并将其转换为电信号。
3. 时间计算器：计算声波的传播时间，通常以微秒计算。
4. 控制电路：控制发射器和接收器的运行和同步。
二、超声波传感器的优势和限制与其他传感器技术相比，超声波传感器有着一些优势和限制。
优势：1. 精度高：超声波传感器的距离测量可达到0.1mm左右的高精度。
2. 非接触：可以在不接触物体的情况下测量距离和位置。
3. 适用性广：适用于测量各种形状和物质的物体。
限制：1. 受环境影响：超声波传感器在声波传播和反射方面受到环境因素的影响，如温度、湿度、气压等。
2. 通常只适用于短距离测量：通常只能在一定距离内进行测量，超过一定距离距离的信号会被削弱或丧失。
3. 反射需求：超声波传感器测量距离和位置需要物体表面有明显的反射信号。
三、超声波传感器的应用案例超声波传感器已被广泛应用于不同行业和领域中，以下是一些应用案例：1. 医疗：用于测量心脏、血管等的运动、压力和速度等。
2. 汽车：用于停车辅助和应急制动系统中。
3. 机器人：用于测量机器人周围物体的距离和位置，以防止机器人碰撞障碍物。
4. 工业：用于测量物体和槽内液体的距离和位移。
5. 物流：用于测量货物在仓库中的位置和距离。
四、超声波传感器的未来趋势超声波传感器的应用前景广阔，未来发展趋势如下：1. 精度和速度的提高：随着技术的不断发展，超声波传感器在精度和速度方面将会得到进一步提高。
超声波传感器的性能分析与设计
超声波传感器的性能分析与设计超声波传感器是一种常用的非接触式距离测量设备，其原理是利用超声波在介质中传播的特性，测量目标物体与传感器之间的距离。
在自动控制、机器人、汽车、航空航天等领域中有广泛的应用。
本文将从性能参数、误差影响因素、设计要点三个方面进行分析，以期为超声波传感器的应用提供参考。
一、性能参数超声波传感器的性能参数对其实际应用具有重要影响，包括测量范围、分辨率、重复性、线性度、响应时间等。
具体分析如下：（一）测量范围测量范围是指超声波传感器对目标物体与传感器之间距离的测量范围。
一般来说，测量范围决定了超声波传感器的实际应用场景。
要选择合适的测量范围，需要综合考虑测量值的精度、重复性、响应时间等因素。
测量范围越大，精度和重复性往往会受到影响。
（二）分辨率超声波传感器的分辨率是指其能够分辨两个距离之间的最小距离差值。
分辨率通常与传感器的频率和脉冲宽度有关，频率和脉冲宽度越高，分辨率越高。
在实际应用中，需要根据目标物体的特性和应用场景来选择合适的分辨率。
（三）重复性重复性是指连续多次相同的测量条件下，超声波传感器输出的距离值之间的差异度。
重复性较好的传感器输出值之间的差异较小，对应用的精度要求较高的场景更适用。
（四）线性度线性度是指超声波传感器输出值与实际距离之间的误差。
一般来说，线性度越高，误差越小，应用场景越广泛。
（五）响应时间响应时间是指传感器从接收到测量信号到输出距离值的时间。
一般来说，响应时间越短，适用性越广泛。
二、误差影响因素超声波传感器的测量误差包括系统误差和随机误差。
其中系统误差是指超声波传感器在特定的环境条件下存在的固有偏差，通常可以校准来减小其影响。
随机误差则是不可避免的、随机出现的误差，通常通过提高传感器的精度和重复性来减小其影响。
超声波传感器的测量误差受到多种因素的影响，包括介质、温度、湿度、目标体形状、表面条件等。
介质会对超声波传播速度产生影响，不同介质对应的声速不同，需要针对相应的介质进行校准。
超声波传感器的测距系统设计 精品
基于超声波传感器的测距系统设计一．超声波测距系统总体设计1.1．超声波和超声波传感器1.1.1．超声波在科学史上，人们很久以前对声音信号就有了认识，我们生活的世界充满了各种可听的声信号。
声学是最早发展的学科之一。
我国两千多年前的先秦时期，在乐律和乐器的研究方面，对声学的发展作出了重要的贡献。
在国外，19世纪，声学已成为具有现代意义的科学并发展到相当高的水平。
然而超声波人们发现的就相对晚一点了。
由于超声是人耳听不到的信号，直到18世纪，人们在研究蝙蝠、海豚等动物时，才推测自然界中存在超声。
我们知道以前在物理课中学过，人们可听到的声音频率为20HZ-20KHz，即为可听声波，超出频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为低频声波，频率高于人类听觉上限频率(约20KHz)的声波，称为超声波，或称超声。
声波的速度越高，越与光学的某些特性如发射定律、折射定律相似。
由于声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向不同，声波的波形也不同。
一般有以下几种：①纵波质点振动方向与传播方向一致的波，称为纵波。
它能在固体、液体和气体中传播。
②横波质点的振动方向与传播方向相垂直的波，称为横波。
它只能在固体中传播。
⑧表面波质点的振动介于纵波和横波之间，沿着表面传播，振幅随着深度的增加而迅速地衰减，称为表面波。
表面波只在固体地表面传播。
1.1.2超声波传感器结构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，为此，利用超声波的这种性质就可制成超声波传感器。
它是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其他形式的能的器件。
目前常用的超声传感器有两大类，即电声型与流体动力型。
电声型主要有：1．压电传感器：2．磁致伸缩传感器：3．静电传感器。
流体动力型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。
压电传感器属于超声传感器中电声型的一种。
探头由压电晶片、楔块、接头等组成，是超声检测中最常用的实现电能和声能相互转换的一种传感器件，是超声波检测装置的重要组成部分。
超声波传感器测距系统的设计
超声波传感器测距系统的设计摘要:超声波是一种频率高于20KHz的声波,可用于测距、测速、清理等。
本文介绍基于美国Senscomp公司生产的600系列超声波传感器、温度传感器的单片机测距系统的设计。
关键词:超声波单片机频率温度超声波是指振动频率大于20KHz以上的,人在自然环境下无法听到和感受到的声波。
超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,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。
本文超声波测距系统选用了600系列智能传感器——615088超声波传感器,温度传感器——DS18B20,微处理器采用了ATMEL公司的AT89C52。
本文对此超声波测距系统进行了分析与介绍。
1、超声波测距原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间,根据发射和接收的时间计算出发射点到障碍物的实际距离。
测距的公式表示为“L=C×T”,公式中L为测量的距离长度;C为超声波在空气中的传播速度;T为测量距离传播的时间差（T为发射到接收时间数值的一半）。
2、超声波测距误差分析从测距公式L=C×T中看出超声波测距的误差由超声波的传送速度和超声波的传送时间引起的。
在空气中的传送速度随着温度的上升而加快,超声波在空气中传播速度与温度的变化关系公式表示为“C＝C0＋0.607T”,C的单位是m/s;C0是指零度时的声波速度331.4m/s;T是指实际温度值,单位是℃。
在超声波传播速度准确的前提下,测量距离的传播时间差只要达到微秒级,就能保证测距误差小于1mm。
使用AT89C52单片机外接晶振频率为12M时,AT89C52单片机的计数器可以方便的计数到1微妙的精度,这样就能保证时间误差在1mm内。
通过分析超声波测距误差产生的原因,提高测量时间差到微秒级,以及用DS18B20温度传感器进行超声波传播速度的补偿后,设计的高精度超声波测距系统就能达到毫米级的测量精度。
超声波测距传感器的设计与特性分析
超声波测距传感器的设计与特性分析随着科技的不断发展，越来越多的电子设备和产品出现在我们的生活中，成为我们必不可少的一部分。
而超声波测距传感器作为一种非常重要的感应器，近年来受到越来越多的瞩目。
它主要利用声波的反射原理，将发射出去的超声波在空气中传播，如果遇到障碍物则会反射回来，传感器就可以通过接收到回波的时间来计算出被测物体的距离。
本文将详细介绍超声波测距传感器的设计和特性分析。
1. 工作原理超声波测距传感器利用超声波在空气中传播的原理来测量距离。
它主要由发射器、接收器和处理电路组成。
首先，发射器会产生一定频率的超声波并发送出去，当这个声波碰到障碍物时，就会被反射回来，传回接收器。
接收器会将接收到的原始信号转换成数字信号，这个数字信号会被处理电路接收并处理，最终计算出被测物体与传感器之间的距离。
2. 设计要求超声波测距传感器的设计需求主要包括以下几个方面：（1）频率范围：超声波传感器工作所需的频率主要在20kHz至200kHz之间，因此，传感器的电路设计需要具有在这个频率范围内工作的能力。
（2）发射和接收灵敏度：设计者需要保证传感器的发射和接收灵敏度。
发射器需要具有足够的功率去发射超声波，而接收器需要接受足够灵敏的信号。
（3）精度和分辨率：超声波测距传感器对于测量距离的精度和分辨率非常重要。
设计者需要保证传感器在测量物体距离时的精度和分辨率都能够满足要求。
（4）防电磁干扰：在设计超声波测距传感器的时候，需要考虑到电磁干扰的因素。
在电路设计时，需要采取相应的措施来降低电磁干扰对超声波信号的干扰。
3. 设计方案超声波测距传感器的设计方案包括电路设计、 PCB 设计和外形尺寸等。
（1）电路设计超声波测距传感器的电路设计主要包括发射器、接收器和处理电路。
发射器需要产生高频超声波信号，并将信号发送出去。
接收器需要将接收到的超声波信号转换为数字信号并作为处理电路的输入。
处理电路需要计算出接收到的信号的时间，以此来确定被测物体与传感器之间的距离。
超声波传感器实训报告
实训内容：传感器与检测技术
班别：电子09 班
实训时间：第十六周星期二到星期五
组员：雄5
飞 8
升6
辉 1
旋18
指导老师：攀
一、实训目的：一个学期所学的传感器知识，制造出一个超声波传感器，让我们更多的了解各种元器件的应用，和更深刻了解电路各部分的作用以及单片机在传感器这一块的应用。
二、实训原理
根据声速，时间和距离的关系编写一段程序然后写入单片机，使得声波从发射极发出遇到障碍物之后反射回来接收端接收到，并计算出时间，从而根据声速，时间和距离的关系s=v.t/2计算出发射端到障碍物的距离。
三、使用元件
四、实训过程
1 根据实训元器件清单检查元器件老师发的元器件是否齐全。
五、心得：五人的一周的实训的过程中，遇到了不少的问题，比如，绘制电路图中，有着不同意见，但最后还是统一了方案，焊电路中，焊错了元器件，焊好电路后，检查中出现了各种不同的问题，通过一步一步的检测，排查了各种不同的问题，最后成功
按时完成了实训内容。
本人认为无论做什么事都一样，遇到问题与困难是非常正常的，只有学会了解决困难，才会得到成长，学会思考。
同时通过这次实训我们对传感器这门课程有了进一步的了解，也让我们对电路的分析有了更大的进步。
基于超声波的通信电子传感器设计
基于超声波的通信电子传感器设计随着科学技术的不断发展和进步，人们对于电子信息传输的要求越来越高。
电子传感器作为信息收集和传递的重要工具，在各个领域中起到了重要的作用。
其中，基于超声波的通信电子传感器因其在通信距离、传输速度等方面具备优越的性能，被广泛应用于物流、测绘、安防等领域。
在基于超声波的通信电子传感器中，超声波是进行信息传递的介质。
超声波是一种具有高频率和高能量的机械波，其传输距离较远，抗干扰能力较强，是进行信息传递的理想介质。
因此，设计一个基于超声波的通信电子传感器需要考虑如下几个方面的因素：一、传输距离和抗干扰能力在进行基于超声波的通信时，需要考虑信号的传输距离和抗干扰能力。
由于超声波在传输时受到环境温度、湿度、气压等因素的影响较大，因此需要选择适当的超声波探头，并采用合理的传输模式来保证信号能够稳定传输。
同时，也需要在传输过程中考虑抗干扰能力，减少外部环境对信号的影响，从而提高传输的稳定性和可靠性。
二、传输速度和数据精度在进行基于超声波的通信时，需要考虑信号的传输速度和数据精度。
由于超声波传输速度较慢，因此需要选择合适的频率和传输模式来提高传输速度。
同时，也需要考虑数据精度，采用适当的数据处理算法，来降低数据传输中的误差，提高数据的准确性和精度。
三、低功耗设计和可靠性在进行基于超声波的通信时，需要考虑低功耗设计和可靠性。
由于超声波传输时需要耗费一定的功率，因此需要选择适当的超声波探头和传输模式，来降低功耗。
同时，也需要考虑可靠性，采用合适的电子元器件和电路设计，来提高传感器的稳定性和可靠性。
在基于超声波的通信电子传感器的设计中，需要充分考虑以上因素，从而设计出性能稳定、传输距离远、数据精度高、功耗低、可靠性高的传感器产品。
同时，在产品的实际应用中，还需要结合实际环境和应用场景的不同需求，进一步完善和优化传感器产品的设计和技术。
总之，基于超声波的通信电子传感器在当前的各种领域中被广泛应用，其性能稳定、传输距离远、数据精度高、功耗低、可靠性高的特点，使其具备了在信息传输和数据收集方面的重要作用。
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重庆三峡职业学院
智能电子产品设计与制作实训报告项目名称超声波传感器
班级13级应用电子技术1班
姓名___________________________
学号___________________________
2014 --2015 学年度2 学期
机械与电子工程系
一超声波传感器简介
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。
超声波传感器可以对集装箱状态进行探测，可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。
超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。
超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。
电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。
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。
有的超声波传感器既作发送，也能作接收。
这里仅介绍小型超声波传感器，发送与接收略有差别，它适用于在空气中传播，工作频率一般为23-25KHZ 及40-45KHZ。
这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。
该种有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16及12表示其外径尺寸，以毫米计）。
另有一种密封式超声波传感器（MA40EI型）。
它的特点是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近开关用，它的性能较好。
超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等；分离式反射型用于测距、液位或料位；反射型用于材料探伤、测厚等。
二超声波传感器的组成
超声波传感器是指产生超声波和接收超声波的装置，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器利用压电晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的传输特性，实现对各种参量的测量，属典型的双向传感器。
因此，超声波传感器由发射传感器（简称发射探头）和接收传感器（简称接收探头）两部分组成，如图6-3所示。
图6-3 超声波传感器的组成
三超声波传感器的工作原理
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。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。
在工业中应用主要采用纵向振荡。
超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。
另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。
在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。
在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。
利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上不同的电路，制成各种超声测量仪器及装置，并在通讯，医疗家电等各方面得到广泛应用。
四硬件电路设计
我们设计的超声波测距系统由74LS04发射模块，CX20106A接收模块，数码管显示和AT89C51单片机构成。
五硬件电路分析
接收电路
接收电路中2脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。
增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。
但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R2=4.7Ω，C1=1μF。
3脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间响应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μf。
5脚中R4用于设置中心频率，R4=200k是，f0=38KHz，阻值越大中心频率越低。
6脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
六软件设计
系统程序流程图如图所示：
工作时，微处理器AT89C51先把P1.0置0，启动超声波传感器发射超声波，同时启动内部定时器T0开始计时。
由于我们采用的超声波传感器是收发一体的，所以在发送完12个脉冲后超声波传感器还有余震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信号，要检测返回信号必须在启动发射信号后2.38ms才可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。
当超声波信号碰到障碍物时信号立刻返回，微处理器不停的扫描INT0引脚，如果INT0接收的信号由高电平变为低电平，此时表明信号已经返回，微处理器进入中断关闭定时器。
再把定时器中的数据经过换算就可以得出超声波传感器与障碍物之间的距离。
七结论
本课题介绍了一种基于单片机的超声波测距系统的原理和设计。
对超声波测距传感器的硬件和软件进行设计。
超声波传感器是本系统的核心器件，本论文详细地介绍了超声波传感器的原理、结构、检测方式以及它的一些特性。
深入地了解超声波传感器的工作原理，更好的进行设计测距电路。
单片机是本系统的控制部分，采用Atmel公司生产的STC89C52芯片。
驱动超声波传感器的40kHz的方波信号，就是由单片机编程产生的。
本系统的发射电路采用74LS04，通过它对单片机产生的方波信号进行放大，以驱动传感器工作。
接收电路采用CX20106A芯片，通过接收电路对接收到的信号进行放大和整形，最终再输出负脉冲给单片
机响应中断程序。
本系统的数码管显示部分采用的是静态扫描方式，利用单片机进行软件译码。
软件代码采用C语言编程，主要包括主程序、延时1s子程序以及显示子程序等，测距传感器主要实现方波信号的接收和发送、时间差的读取、距离的计算以及显示输出的译码等功能。
本课题所设计的超声波测距系统具有测量精度较高、速度快、控制简单方便等优点。
测距系统在许多工业现场和自动控制场合，都有很重要的作用。
但由于经验不足，电路硬件、软件部分都有不够完善的地方，在今后的学习中会进一步改进。
总体来说，最重要的是在本课题的设计过程中我学到了很多知识，从中受益匪浅。
了解了超声波传感器的原理，学会了各种放大电路的分析、设计，也掌握了单片机的开发过程和利用单片机设计电路的方法。
对一块电路板的设计、焊板、调试、改进等整个过程，有了更深入的理解和掌握。
这些对我今后的学习和工作都会有很大帮助的。