一种基于单片机的超声波传感器的研究与设计
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动 定 时 器对 超 声 波 传 播 时 间进 行 计 时 。当 接 收 头 收 到 反
波 测 距 作 为 一 种 非 接 触 式 的测 距 方 式 ， 以其 抗 干 扰 能 力
强［ ２、 量 范 围 广 、 于 控 制 、 量 精 度 高 等 优 点 ， １ ］测 － 易 测 已经 在 工 业 测 量 领 域 得 到 广 泛 应 用 。 系 统 设 计 应 用 于 石 油 本
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ４．３ Ｐ ７ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ７ ０ ２ １ ）５ ０ ９ — ４ ６ ４ ７ ２ （０ ０ １ — ０ ２ ０
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射 回 的超 声 波 （ 有 效 测 距 范 围 内） 经 放 大 滤 波 传 人 单 在 并 片机时 ， 时器停止 计时 。 表得 到测距 温度下 的声速 ， 定 查 按 式 ｆ ） 算 出测 量 距 离 ， 液 晶显 示 。 １计 送
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现 代 工 业 正 向 着 智 能 化 、 动 化 的 方 向 发 展 ， 距 自 测 技 术 作 为 工 业 生 产 的 重 要 组 成 部 分 对 稳 定 度 和 精 度 的 要 求 也 日益 严 格 。传 统 测 量 手 段 由 于 受 环 境 、 具 和 人 工 为 因素 影 响 ， 经 不 能 满 足 现 代 工 业 测 量 的 要 求 。 超 声 已
ｓ ｔ２ ＝Ｃ／ （） １
据进 行修 正 ， wenku.baidu.com准确 性 。 确
１ 工 作 原 理 及 系统 设 计
１ １ 超 声 波 测 距 原 理 ．
超 声 波 传 感 器 主 要 由 双 压 电 晶 片 振 子 、 锥 共 振 板 圆 和 电极 等 部 分 构 成 。 电 极 间加 上 一 定 的 电 压 时 压 电 晶 两 片 就 会 被 压 缩 产 生 机 械 形 变 ， 去 电 压 后 压 电 晶 片 恢 复 撤 原 状 。 若 在 两 极 间 按 照 一 定 的 频 率 加 上 电 压 ， 压 电 晶 则 片 也 会 保 持 一 定 的 频 率 振 动 。 试 验 测 得 此 型 号 压 电 晶 经 片 的 固 有 频 率 为 ３ ． Ｈ 。 在 两 极 外 加 频 率 为 ４ Ｈ ８４ ｋ ｚ 则 ０ｋ ｚ 的 方 波 脉 冲 信 号 ， 时 压 电 晶 片 产 生 共 振 ， 外 发 射 出 此 向
振 板 接 收 到 超 声 波 时 也 会 产 生 共 振 ， 两 极 间 产 生 电信 在
号 ［。 ３ １ １ ２ 系 统 原 理 设 计 ．
本 系 统 硬 件 主 要 由 超 声 波 发 射 、 超 声 波 接 收 及 放
大 、 片 机 控 制 与 液 晶 显 示 、 度 采 集 和 补 偿 等 部 分 组 单 温 成 ， 图 １所 示 。 如 当按 下 复 位 键 启 动 系 统 工 作 时 ， 片 机 单 向 传 感 器 发 射 头 送 出 若 干 ４ Ｈｚ的 方 波 脉 冲 ， 同 时 启 ０ｋ
一
种基于单片机 的超声波传感器 的研究 与设计
苏 强 ， 旭 梅 林
（ 岛理 工 大 学 自动 化工 程 学 院 ， 青 山东 青 岛 ２ ６２ ） ６ ５０
摘 要 ： 以 Ａ ８ Ｓ ２单 片机 为主控 制 器 完成 一 种较 高精 度 超 声 波 测距 器 的设 计 。 对 系统 存 在 的 Ｔ９５ 测 量 误 差 进 行 详 细 分 析 并 给 出提 高 精 度 的 可 行 性 方 案 。 关 键 词 ：超 声 波 ； 射 ； 收 ； 发 接 温度 补偿
波 测 距 作 为 一 种 非 接 触 式 的测 距 方 式 ， 以其 抗 干 扰 能 力
强［ ２、 量 范 围 广 、 于 控 制 、 量 精 度 高 等 优 点 ， １ ］测 － 易 测 已经 在 工 业 测 量 领 域 得 到 广 泛 应 用 。 系 统 设 计 应 用 于 石 油 本
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ４．３ Ｐ ７ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ７ ０ ２ １ ）５ ０ ９ — ４ ６ ４ ７ ２ （０ ０ １ — ０ ２ ０
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泥 浆 液 位 测 量 ， 计 测 量 范 围 为 ５ ｍ～ ０ ｎ ， 计 测 设 ０１ ６ ０ ｃｑ 设 ２ 量 精 度 为 厘 米 级 ， 点 在 于 系 统 采 用 温 度 补 偿 对 测 量 数 特
射 回 的超 声 波 （ 有 效 测 距 范 围 内） 经 放 大 滤 波 传 人 单 在 并 片机时 ， 时器停止 计时 。 表得 到测距 温度下 的声速 ， 定 查 按 式 ｆ ） 算 出测 量 距 离 ， 液 晶显 示 。 １计 送
Ａｂ ｔ ｃ ： Ｔ ｅ ｙ ｔｍ ｕ ｅ ｔｅ ｓｒ ｔ ａ ｈ ｓｓｅ ｓ ｓ ｈ ＡＴ ９ ５ ａ ｔｅ ８ Ｓ ２ ｓ ｈ ｍａｎ ｏ ｔ ｌ ｒ ｏ ｌｔ ａ ｕｔ ｓｎｃ ａ ｇｎ ａ ｃ ｒｃ ｏ ｄ ｓｇ ． Ｔ ｅ ｉ ｃ ｎｒ ｌ ｃ ｍｐｅｅ ｎ ｌａ ｏ ｉ ｒｎ ｉｇ ｃｕ ａ ｙ ｆ ｅ ｉｎ ｈ ｏｅ ｒ
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ｓ ｔ２ ＝Ｃ／ （） １
据进 行修 正 ， wenku.baidu.com准确 性 。 确
１ 工 作 原 理 及 系统 设 计
１ １ 超 声 波 测 距 原 理 ．
超 声 波 传 感 器 主 要 由 双 压 电 晶 片 振 子 、 锥 共 振 板 圆 和 电极 等 部 分 构 成 。 电 极 间加 上 一 定 的 电 压 时 压 电 晶 两 片 就 会 被 压 缩 产 生 机 械 形 变 ， 去 电 压 后 压 电 晶 片 恢 复 撤 原 状 。 若 在 两 极 间 按 照 一 定 的 频 率 加 上 电 压 ， 压 电 晶 则 片 也 会 保 持 一 定 的 频 率 振 动 。 试 验 测 得 此 型 号 压 电 晶 经 片 的 固 有 频 率 为 ３ ． Ｈ 。 在 两 极 外 加 频 率 为 ４ Ｈ ８４ ｋ ｚ 则 ０ｋ ｚ 的 方 波 脉 冲 信 号 ， 时 压 电 晶 片 产 生 共 振 ， 外 发 射 出 此 向
振 板 接 收 到 超 声 波 时 也 会 产 生 共 振 ， 两 极 间 产 生 电信 在
号 ［。 ３ １ １ ２ 系 统 原 理 设 计 ．
本 系 统 硬 件 主 要 由 超 声 波 发 射 、 超 声 波 接 收 及 放
大 、 片 机 控 制 与 液 晶 显 示 、 度 采 集 和 补 偿 等 部 分 组 单 温 成 ， 图 １所 示 。 如 当按 下 复 位 键 启 动 系 统 工 作 时 ， 片 机 单 向 传 感 器 发 射 头 送 出 若 干 ４ Ｈｚ的 方 波 脉 冲 ， 同 时 启 ０ｋ
一
种基于单片机 的超声波传感器 的研究 与设计
苏 强 ， 旭 梅 林
（ 岛理 工 大 学 自动 化工 程 学 院 ， 青 山东 青 岛 ２ ６２ ） ６ ５０
摘 要 ： 以 Ａ ８ Ｓ ２单 片机 为主控 制 器 完成 一 种较 高精 度 超 声 波 测距 器 的设 计 。 对 系统 存 在 的 Ｔ９５ 测 量 误 差 进 行 详 细 分 析 并 给 出提 高 精 度 的 可 行 性 方 案 。 关 键 词 ：超 声 波 ； 射 ； 收 ； 发 接 温度 补偿