超声波测距仪--发射部分
采用渡越时间检测法的超声波测距仪
测距技术在物位检测、医疗探伤、汽车防撞等民用、工业领域应用广泛，由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，发射强度好控制，且不受电磁干扰影响，因而利用超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。
但超声波在不同环境温度下传播速度不同，如忽略温度影响，将影响最终测量精度。
本文介绍的超声波测距仪采用渡越时间检测法，使用了DS1 8B20温度传感器对现场温度进行检测，并通过软件计算实现波速的温度补偿，消除了温度对测量结果的影响，使测量误差降低。
1 系统工作原理超声波测距原理如图1所示。
图1 超声波测距原理式中c--超声波波速：t--从发射出超声波到接收到回波所用时间。
限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。
接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。
为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。
由于超声波属于声波范围，其波速c与温度有关，经过测量得出超声波的波速与温度的关系，如表1所示。
表1 声速与温度的关系表将测量的速度数据与温度数据进行一阶拟合得出：c=331.6+0.6107xT （2）式中T--当地温度。
在测距时，可通过温度传感器自动探测环境温度、确定其时的波速c.波速确定后，只要测得超声波往返的时间t，即可求得距离H，这样能较精确地得出该环境下超声波经过的路程，提高了测量精确度。
本设计方案中使用渡越时间检测法，测距仪工作原理为：在由单片机发出驱动信号的同时，开启单片机中的计时器，开始计时。
发射探头发射出超声波，在由接收探头接收到第一回波的同时停止单片机计时器的计时，由于超声波在空气中的速度已知，根据公式即可求得探头与待测目标之间的距离。
而且，可以在较短时间内多次发出超声波测量，完成后计算平均值然后显示。
超声波在相同的传播媒体里（大气条件）传播速度相同，即在相当大的频率范围内声速不随频率变化，但其频率越高，衰减得越厉害，传播的距离也越短。
超声波测距仪计算公式
超声波测距仪计算公式超声波测距仪是一种常见的测距工具，它利用超声波的特性来测量距离。
超声波是一种机械波，它的频率高于人类听觉的上限，通常在20kHz到200kHz之间。
超声波测距仪通过发射超声波并测量其返回时间来计算距离。
在本文中，我们将介绍超声波测距仪的计算公式以及其应用。
超声波测距仪的原理。
超声波测距仪通常由发射器、接收器和控制电路组成。
当发射器发射超声波时，它会在目标物体上产生回声。
接收器会接收到这些回声，并测量超声波从发射到接收的时间间隔。
根据声波在空气中的传播速度，可以通过测量时间间隔来计算目标物体与超声波测距仪的距离。
超声波测距仪的计算公式。
超声波在空气中的传播速度约为343米/秒。
根据这个速度，可以使用以下公式来计算目标物体与超声波测距仪的距离：距离 = 传播速度×时间间隔 / 2。
在这个公式中，传播速度是超声波在空气中的传播速度，时间间隔是超声波从发射到接收的时间间隔。
公式中的除以2是因为超声波在空气中往返的距离需要除以2才是目标物体与超声波测距仪的实际距离。
超声波测距仪的应用。
超声波测距仪在工业、科研和日常生活中都有着广泛的应用。
在工业领域，超声波测距仪常用于测量物体的距离和位置，用于自动化生产线和机器人系统中。
在科研领域，超声波测距仪可以用于测量地震波的传播速度，从而研究地球内部的结构。
在日常生活中，超声波测距仪可以用于测量车辆的距离和速度，用于智能停车系统和车辆防撞系统中。
超声波测距仪的优缺点。
超声波测距仪具有测距精度高、测量范围广、反应速度快等优点。
然而，它也存在一些缺点，比如受环境因素影响大、测距精度受限于超声波的传播速度等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测距工具。
总结。
超声波测距仪是一种常见的测距工具，它利用超声波的特性来测量距离。
通过测量超声波的传播时间，可以使用特定的计算公式来计算目标物体与超声波测距仪的距离。
超声波测距仪在工业、科研和日常生活中都有着广泛的应用，但也存在一些优缺点需要注意。
超声波测距仪使用方法说明书
超声波测距仪使用方法说明书1. 概述超声波测距仪是一种常用的测量仪器，通过发射超声波脉冲并接收其回波来测量距离。
本说明书将详细介绍超声波测距仪的使用方法，以便用户能够正确、高效地操作该仪器。
2. 准备工作在开始测量之前，确保以下准备工作已经完成：2.1 确认超声波测距仪的电源已经连接，并处于正常工作状态。
2.2 确认被测物体与测距仪之间没有遮挡物，以保证测量的准确性。
2.3 选择合适的工作模式和单位，根据实际需要进行相应的设置。
3. 测量步骤3.1 启动仪器按下电源开关，待超声波测距仪正常启动后，屏幕上将显示相关的操作提示。
3.2 定位测量目标将测距仪对准待测物体，使其成为屏幕上的测量目标。
可以通过调整测距仪的方向和角度来精确定位。
3.3 发射超声波脉冲按下“发射”按钮，超声波测距仪将发射一组超声波脉冲，并记录下发送时刻。
3.4 接收回波当超声波脉冲遇到物体并被反射回来时，测距仪将接收到回波，并记录下接收时刻。
3.5 计算距离根据发送和接收时刻之差，超声波测距仪可以计算出测量目标与仪器之间的距离。
4. 测量注意事项4.1 避免测量目标表面有较强的光照或强烈的声音，以免影响超声波的传播和接收。
4.2 在测量长距离时，要保持仪器与测量目标之间的直线视线，以减小测量误差。
4.3 对于不规则形状的物体，建议进行多次测量并取平均值，以提高测量结果的准确性。
4.4 定期检查超声波测距仪的探头是否清洁，避免灰尘或其他杂质的影响。
5. 故障排除在使用超声波测距仪过程中，可能会遇到一些常见的故障情况，以下是一些常见问题的排除方法：5.1 无法启动或显示异常：检查电源连接是否正常，试试更换电池或充电。
5.2 测距不准确：确认测量目标与测距仪之间没有遮挡物，并确保仪器正确定位。
5.3 回波信号弱：检查探头是否干净，并调整适当的增益和灵敏度。
5.4 其他问题：如有其他问题，请参考产品说明书或联系售后服务。
6. 常见应用场景超声波测距仪在多个领域具有广泛的应用，包括建筑工程、机械制造、物流仓储等。
超声波雷达的测距原理
超声波雷达的测距原理
超声波雷达的测距原理是基于声波在空气中传播的速度恒定不变的特性。
声波的传播速度与介质的性质有关，一般情况下声波在空气中的传播速度可以认为是恒定的。
因此可以通过测量超声波的传播时间来计算出物体与传感器之间的距离。
具体的测量过程如下：
1.发射器发出超声波信号：发射器产生超声波信号并将其发射到空气中。
超声波信号一般具有高频率和短脉冲宽度的特点。
2.超声波信号在空气中传播：超声波信号从发射器发出后，在空气中传播。
它以声速的速度在空气中传播，直到碰到一个物体。
3.超声波信号被物体反射：当超声波信号遇到物体时，将会被物体表面反射。
一部分信号会继续传播，另一部分信号会被物体吸收或散射。
4.接收器接收反射信号：接收器接收到反射回来的超声波信号。
接收器一般具有高灵敏度和宽带的特点。
5.处理器计算距离：处理器通过测量超声波信号的传播时间来计算物体与传感器之间的距离。
它根据超声波信号发射和接收的时间差来计算距离，根据速度等参数来进行计算。
需要注意的是，由于超声波在空气中传播速度恒定，所以测量结果会受到环境条件的影响，比如温度和空气湿度等因素。
同时，物体的形状、尺寸和表面特性也会对测量结果产生影响，因此在实际应用中需要进行一定的校正和补偿。
超声波测距仪的使用技巧与数据处理方法
超声波测距仪的使用技巧与数据处理方法超声波测距仪是一种常见的测量设备，它利用声波的特性来测量距离。
在物流、建筑、机械等领域，超声波测距仪都发挥着重要的作用。
本文将介绍超声波测距仪的使用技巧以及数据处理方法。
首先，我们来了解一下超声波测距仪的原理。
超声波测距仪通过发射一束超声波，并测量它返回的时间来计算出物体与测距仪的距离。
设备内部有一个超声波发射器和接收器，发射器将超声波发送出去并记录发送的时间，接收器接收到返回的超声波并记录接收的时间，通过计算发送和接收的时间差，就可以得到距离。
在使用超声波测距仪时，首先要选择合适的工作模式。
通常有单次测量和连续测量两种模式。
单次测量模式适用于只需要单次测量的场景，比如测量固定物体的距离。
而连续测量模式则适用于需要实时监测某个物体的距离变化的场景。
其次，要注意测距仪的放置位置。
为了获得准确的测量结果，应尽量避开干扰源和反射面。
在物体背后有积水、玻璃等反射性较强的表面时，会对测距结果产生影响。
此外，还要注意避开强光照射和强电磁场等干扰源，以免影响测量的准确性。
在实际操作中，还可以采取一些技巧来提高测量的精度和稳定性。
例如，测量前可以先对超声波测距仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
另外，还可以通过设置测量范围、灵敏度和滤波器等参数，来适应不同环境下的测量需求。
接下来，我们来讨论一下超声波测距仪数据的处理方法。
在使用过程中，可能会遇到一些异常数据或者误差。
为了得到准确的测量结果，我们需要对数据进行处理。
首先，要注意排除异常值。
异常值可能是由于环境因素或者设备故障导致的，需要通过观察数据的分布特点和变化趋势来判断。
如果发现某个数据明显偏离其他数据，可以将其排除在外，以提高测量结果的准确性。
其次，可以采用平均值滤波的方法来处理数据。
平均值滤波是一种常用的数据处理方法，通过计算一组数据的平均值来减小数据的波动。
将连续多次测量的结果取平均值，可以有效减少小范围内的误差，提高测量结果的稳定性。
超声波测距仪原理
超声波测距仪原理
超声波测距仪是一种利用超声波的特性来测量距离的仪器。
它的测量原理基于声波在不同介质中传播速度不同的特点。
超声波是一种高频声波，其频率通常在20kHz到1GHz之间。
超声波测距仪通过发射超声波并接收其反射信号，来计算测量物体与测距仪之间的距离。
超声波测距仪由发射器和接收器两部分组成。
发射器发射出超声波脉冲，然后接收器接收到脉冲的反射信号。
测距仪通过计算脉冲信号的往返时间，并结合声波在空气中的传播速度，来确定物体与测距仪之间的距离。
具体测量过程如下：
1. 发射器发出一个超声波脉冲。
2. 超声波脉冲在空气中迅速传播，当遇到物体时会发生一部分反射。
3. 接收器接收到反射的超声波信号。
4. 通过计算脉冲的往返时间，即从发射到接收的时间间隔，可以得到声波在空气中行进的时间。
5. 根据声波在空气中的传播速度（通常为343米/秒），可以
利用时间和速度的关系来计算出物体与测距仪之间的距离。
超声波测距仪的精确度取决于发射器和接收器的性能，以及环境的影响。
例如，超声波在不同介质中的传播速度会有所不同，因此在不同介质中测量距离时需要进行相应的校正。
总的来说，超声波测距仪利用声波的传播速度和往返时间的关系来测量距离。
它被广泛应用于工业领域中的测量和控制系统中，常见的应用包括距离测量、物体检测和障碍物避免等。
超声波测距模块原理
超声波测距模块原理
超声波测距模块是一种常见的测距设备，它利用超声波的特性来实现距离的测量。
超声波是一种机械波，它的频率高于人类听觉的上限，通常被定义为20kHz 以上的声波。
超声波测距模块通常由发射器和接收器两部分组成，通过发射超声波并测量其返回时间来计算距离。
超声波测距模块的原理非常简单，首先是发射器发出超声波脉冲，然后接收器接收到超声波的回波。
利用超声波在空气中的传播速度是已知的，我们可以通过测量超声波发射和接收的时间差来计算距离。
具体的计算公式如下：距离 = (发射和接收时间差×声速) / 2。
其中，发射和接收时间差是以秒为单位的时间，声速是超声波在空气中的传播速度，通常为340m/s。
超声波测距模块的工作原理可以分为发射和接收两个过程。
在发射过程中，发射器会产生一系列超声波脉冲，并将其发射出去。
而在接收过程中，接收器会不断地监听回波，并记录下超声波发射和接收的时间差。
通过这一过程，超声波测距模块可以快速、准确地测量目标物体与传感器之间的距离。
超声波测距模块在实际应用中具有广泛的用途，例如在智能车辆中用于避障、在工业自动化中用于定位、在智能家居中用于安防等。
由于其简单、稳定、准确的特点，超声波测距模块已经成为许多电子设备中不可或缺的部分。
总的来说，超声波测距模块利用超声波的发射和接收原理，通过测量超声波的传播时间来实现距离的测量。
它具有测量精度高、响应速度快、结构简单等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
希望本文对超声波测距模块的原理有所帮助，谢谢阅读！。
超声波测距原理解读
超声波测距原理解读超声波测距是一种常用的测量技术，通过发射超声波并接收其反射波来确定物体与传感器之间的距离。
超声波测距具有精度高、反应速度快等优点，广泛应用于工业自动化、智能交通和安防监控等领域。
本文将解读超声波测距的原理和工作过程。
一、原理概述超声波测距利用声波在空气中传播的速度很快的特点，通过发射超声波并测量其传播时间来计算距离。
其原理基于声波的发射、传播和接收。
二、工作过程1. 超声波发射：传感器会发射一束超声波脉冲。
超声波脉冲的频率通常在20 kHz到200 kHz之间，人耳无法听到。
发射的超声波脉冲会在空气中传播。
2. 超声波传播：超声波脉冲在空气中以声速传播，当遇到物体时，部分能量被物体吸收，另一部分能量通过反射返回传感器。
3. 超声波接收：传感器接收到反射波，并将其转化为电信号。
传感器通常由超声波发射器和接收器组成，可以同时发射与接收超声波信号。
4. 信号处理：接收到的反射波经信号处理后，可以通过计算发射和接收之间的时间差来确定物体与传感器的距离。
根据声波在空气中的传播速度，可以使用速度乘以时间差的方法计算出物体的距离。
三、应用领域超声波测距技术由于其精度高、反应速度快的特点，被广泛应用于各个领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 工业自动化：超声波测距可用于测量物体的距离、检测物体的位置和尺寸，广泛应用于自动化生产线上的物体检测与定位。
2. 智能交通：超声波测距可以用于车辆与障碍物之间的距离测量，帮助驾驶员避免碰撞事故。
在停车辅助系统中也有广泛应用。
3. 安防监控：超声波测距可用于检测入侵者的接近，结合其他传感器设备，可以构建智能安防系统，提升安全性能。
4. 医疗领域：超声波测距技术在医疗设备中有广泛应用，如超声波图像仪、超声波测量仪器等，用于诊断、检测和治疗等方面。
四、优缺点超声波测距技术具有以下优点：1. 测量精度高，一般可以达到毫米级别。
2. 反应速度快，测量时间通常在纳秒或微秒级别。
超声波测距原理模型
超声波测距原理模型
超声波测距是一种利用声波在空气中传播的特性来测量距离的技术。
它的基本原理是通过发射一个短暂的高频声波脉冲,并测量该脉冲发出后被障碍物反射回来所需的时间,根据声速和往返时间就可以计算出障碍物与发射源之间的距离。
超声波测距系统通常由三个主要部分组成:
1. 发射器:通常是一个压电陶瓷换能器,它将电信号转换为高频声波脉冲,发射出去。
2. 接收器:也是一个压电陶瓷换能器,它接收反射回来的声波脉冲,并将其转换为电信号。
3. 控制电路:包括定时器、放大器和数据处理单元。
它负责控制发射和接收的时序,测量脉冲的往返时间,并根据声速计算出距离。
测距过程如下:
1. 控制电路发出一个短暂的触发脉冲,驱动发射器发出一个高频声波脉冲。
2. 声波脉冲在空气中传播,当遇到障碍物时会被反射回来。
3. 接收器接收到反射回来的脉冲信号,并将其转换为电信号。
4. 控制电路测量发射脉冲和接收脉冲之间的时间差,即往返时间。
5. 根据已知的声速(在空气中约为340米/秒),控制电路计算出障碍物的距离。
距离 = (声速 × 往返时间) / 2
需要注意的是,温度、湿度和气压等环境因素会影响声速,因此在实际应用中需要对声速值进行校正,以提高测距精度。
超声波测距技术广泛应用于自动驾驶、机器人避障、液位测量、停车辅助等领域。
它的优点是结构简单、成本低廉、测距范围适中。
但也存在一些局限性,如测距范围有限、受环境噪声干扰等。
超声波测距仪的设计
超声波测距仪的设计1. 引言超声波测距仪是一种常用的测量设备，可以通过发射超声波信号，并接收反射信号来测量物体与测距仪之间的距离。
本文将介绍超声波测距仪的设计原理、硬件设计和软件设计，并提供该测距仪的详细设计过程。
2. 设计原理超声波测距仪的设计原理基于声波在空气中传播的特性。
当超声波信号发送器发出一束超声波信号时，该信号会在物体表面反射，并被接收器接收到。
通过测量超声波信号的发送和接收时间差，可以得到物体与测距仪之间的距离。
3. 硬件设计3.1 发送器设计发送器的设计主要包括超声波发射器和电路控制部分。
超声波发射器是一个压电陶瓷片，通过电路控制部分提供的电压信号激励，产生高频的超声波信号。
在设计过程中，需要考虑发射器的共振频率和驱动电压的选择，以及电路控制部分的电流保护和输出功率控制等。
3.2 接收器设计接收器的设计主要包括超声波接收器和信号处理部分。
超声波接收器接收反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
信号处理部分对接收到的电信号进行放大、滤波和后续处理，以提取出有效的距离信息。
3.3 距离计算通过测量发送超声波信号和接收超声波信号的时间差，可以计算出物体与测距仪之间的距离。
距离的计算公式如下：距离 = 速度 × 时间差 / 2其中，速度是超声波在空气中传播的速度，通常可以取340米/秒。
3.4 显示与输出设计中可以添加LED显示屏或者数码管等显示设备，以显示测得的距离。
同时，还可以通过串口或者无线通信等方式，将测得的距离输出到计算机或其他外部设备上进行进一步处理。
4. 软件设计在超声波测距仪的软件设计中，通常需要实现以下功能:•控制发送器和接收器的开关状态和工作频率；•读取接收器接收到的信号，并进行处理；•根据接收到的信号计算距离；•将测得的距离输出到显示设备或者外部设备。
在设计过程中，可以使用C/C++等编程语言，结合相关的硬件接口库来实现软件功能。
5. 总结本文介绍了超声波测距仪的设计原理、硬件设计和软件设计。
测距仪的工作原理
测距仪的工作原理测距仪是一种常见的测量工具，广泛应用于建筑、工程、地理、环境等领域。
它能够快速、简单地测量距离，并且具有较高的精度和可靠性。
下面将详细介绍测距仪的工作原理，包括激光测距仪和超声波测距仪两种类型。
一、激光测距仪的工作原理：1. 激光发射：激光测距仪通过内置的激光器发射一束激光束，通常使用红色或绿色激光。
2. 激光接收：激光束照射到被测物体上，部分激光经过散射、反射后被激光接收器接收。
3. 时间测量：激光接收器接收到反射的光后，通过内部的光电元件将光信号转化为电信号，并记录下该时刻。
4. 计算距离：测距仪根据激光发射与接收之间的时间差以及光在空气中的传播速度（一般采用光速）来计算出距离。
二、超声波测距仪的工作原理：1. 超声波发射：超声波测距仪通过内置的超声波传感器发射一束超声波。
2. 超声波接收：超声波照射到被测物体上后，部分超声波经过散射、反射后被超声波接收器接收。
3. 时间测量：超声波接收器接收到反射的超声波后，通过内部的压电元件将超声波信号转化为电信号，并记录下该时刻。
4. 计算距离：测距仪根据超声波发射与接收之间的时间差以及超声波在空气中的传播速度（一般约为340米/秒）来计算出距离。
三、激光测距仪与超声波测距仪的比较：1. 测量精度：激光测距仪的测量精度一般在几毫米左右，远高于超声波测距仪的测量精度（通常在几厘米到一米之间）。
2. 测量范围：激光测距仪的测量范围较广，可以达到几百米甚至上千米，而超声波测距仪的测量范围一般较短，通常在几米到几十米之间。
3. 测量环境：激光测距仪对环境条件要求较高，可在室内和室外使用。
而超声波测距仪对环境的影响较大，容易受到气温、湿度等因素的影响。
4. 使用方便性：激光测距仪体积小巧、操作简便，可以携带随时使用。
超声波测距仪体积较大，操作稍显复杂。
5. 应用领域：由于激光测距仪具备高精度、远距离和适应性广等特点，常被应用于建筑、测绘、工程勘察、地理测量等领域。
《超声波测距仪电路设计》
《超声波测距仪电路设计》超声波测距仪电路设计超声波测距仪是一种常见的测距装置，它利用超声波的传播特性来测量目标物体与测距仪之间的距离。
其基本原理是利用超声波的发射和接收来计算目标物体与设备之间的距离。
超声波测距仪的电路设计包括发射电路和接收电路两部分。
1.发射电路设计超声波测距仪的发射电路主要包括发射器、脉冲发生电路和驱动电路。
发射器是将电能转换为声能的装置，一般采用压电陶瓷材料。
脉冲发生电路是用来产生发送的超声波脉冲信号的电路，常用的是555定时器芯片，通过设置合适的频率和占空比，可以实现超声波脉冲的产生。
驱动电路主要是将脉冲信号放大，并提供足够的电流和电压来驱动发射器。
2.接收电路设计超声波测距仪的接收电路主要包括接收器、放大电路和信号处理电路。
接收器是将接收到的声波信号转换为电信号的装置，常用的是压电陶瓷材料。
放大电路主要是将接收到的微弱信号放大到合适的电平，以便后续的信号处理。
信号处理电路包括滤波器和放大器，滤波器用于滤除杂散信号，放大器用于放大清晰的接收信号。
3.其他设计考虑除了发射电路和接收电路，还需要考虑一些其他设计因素。
第一，为了减小测量误差，需要加入合适的校准电路来对测量系统进行校准。
第二，为了方便使用，可以加入显示电路，将测量结果以数字或者模拟形式显示出来。
第三，为了提高抗干扰能力，可以加入滤波器和抗干扰电路来滤除干扰信号。
总之，超声波测距仪电路设计需要考虑发射电路、接收电路以及其他设计因素，合理配置各个部分的电路参数，并利用合适的元器件和电路拓扑结构，以提高测距仪的精度和稳定性。
在实际设计中，还需要考虑功耗、成本和尺寸等因素，以满足具体应用的要求。
超声波测距仪原理
超声波测距原理超声波发生器内部结构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本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。
在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲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 (其幅值基本固定 )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，故被测距离为 S=1／2vt。
本测量电路采用第二种方案。
由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。
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。
超声波测距适用于高精度的中长距离测量。
因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
CJ-3A超声波学习板采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K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,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74LS244,位码用8550驱动.超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。
X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。
由于在这10.2m的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离，超声波测距器的系统框图如下图所示：硬件部分CJ-3超声波学习板采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K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,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用74LS244,位码用8550驱动. 主要由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组成。
超声波测距仪DM-01
超声波测距仪DM-011. 什么是超声波测距仪？超声波测距仪是一种利用超声波原理来实现测距的仪器。
它可以通过测量超声波的传播时间来确定距离。
超声波测距仪主要由信号源、发射器、接收器、放大器、计时器和显示器等组成。
2. 超声波测距仪DM-01的特点超声波测距仪DM-01是一款小巧、便携、精确的测距仪器。
它采用最新的超声波技术，能够测量距离范围从2厘米到400米，并具有很高的精确度。
此外，DM-01还具有以下特点：•采用全数字化设计，信号处理更加精确；•支持多种测量模式，例如连续测量、单次测量和最大/最小距离测量等；•显示屏可以在强光下清晰可见，方便户外使用；•具有低电量提示功能，方便及时更换电池。
3. 如何使用超声波测距仪DM-01？使用DM-01非常简单。
首先，需要将电池安装在设备后部的电池仓中，然后按下电源按钮。
此时，屏幕上会显示测量结果。
如果需要进行测量，只需要将DM-01对准测量目标，然后按下“测量”按钮即可。
DM-01会自动发出超声波信号，并计算出与目标的距离，并将结果显示在屏幕上。
根据需要，还可以通过调整测量模式来获得更好的测量效果。
例如，可以选择连续测量模式，在运动中测量目标的距离。
4. 超声波测距仪DM-01的应用场景超声波测距仪DM-01广泛应用于工业、建筑、设备维护、物流等领域。
以下是一些DM-01的典型应用场景：•监测建筑物的高度和深度；•测量空间中物体的距离和尺寸；•检测管道和隧道的尺寸和深度；•测量通风系统的长度和高度；•测量货车上货物的高度和深度；•测量机器人和卡车的距离。
5. 总结超声波测距仪是一种常见的测距仪器，具有精确、便携、易于使用等特点。
DM-01作为其中一款代表性的设备，具有高精度、多种测量模式和广泛的应用场景。
如果您需要进行距离测量，并且需要精确而方便的测量设备，DM-01是您不可或缺的选择。
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。
超声波测距仪原理
超声波测距仪原理
超声波测距仪是一种常见的测距仪器，其工作原理是利用超声波
在传播过程中的特性来测量物体到测距仪的距离。
超声波是一种机械波，其频率高于人类可以听到的声音，一般在20kHz以上。
超声波测距仪通常由发射器、接收器和计算器三部分组成。
发射
器将高频的电信号转换为超声波信号，发出一定方向的声波。
当声波
遇到物体后，一部分将被反射回来，经过接收器接收后被转换成电信号，再由计算器计算出物体与测距仪之间的距离。
超声波在传播过程中，其速度与介质的密度和弹性有关。
一般情
况下，空气中的超声波传播速度为340米/秒，而水中的传播速度则为
约1500米/秒。
因此，超声波测距仪在测距之前需要根据不同介质的
速度特性进行校准。
超声波测距仪在实际应用中广泛用于测量物体的距离、深度等参数，并被广泛应用于工业生产、医疗诊断等领域。
在行车安全系统中，超声波测距仪可以用于汽车倒车雷达的测距，以帮助驾驶员判断后方
障碍物的距离。
在医疗诊断中，超声波测距仪则可用于检测人体内部
的器官、结构等。
超声波测距仪有着精准、简单易用等优点，但也存在着测量范围
较小、环境影响大等缺点。
因此，在使用超声波测距仪时需要根据具
体应用场景进行选择和使用，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总之，超声波测距仪是一种常见的测距设备，其原理简单、易于实现，广泛应用于生产和科研等领域。
通过了解其工作原理和特点，可以更好地使用超声波测距仪，从而提高工作效率和准确性。
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。
超声波测距仪非接触距离测量
超声波测距仪非接触距离测量超声波测距仪是一种常见的非接触式测量设备，广泛应用于工业自动化、建筑物管理和机器人等领域。
本文将通过介绍超声波测距仪的原理、应用和优缺点，详细探讨其在非接触距离测量中的作用和意义。
一、超声波测距仪的原理超声波测距仪利用超声波在介质中的传播速度恒定和回波时间的测量来实现距离测量。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：首先，超声波发射器发出一束超声波脉冲信号；接着，超声波脉冲信号在空气或其他介质中传播；当超声波遇到目标物体后，一部分超声波会被目标物体反射回来；最后，超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并通过测量时间差来计算距离。
二、超声波测距仪的应用超声波测距仪具有非接触、高精度、快速测量等优势，在许多领域都有广泛的应用。
1. 工业自动化超声波测距仪在工业自动化中常被用于物体的定位和测量。
例如，机器人搬运过程中需要准确判断物体与机器人的距离，通过超声波测距仪可以实时监测距离，确保机器人的安全运行。
2. 建筑物管理在建筑物管理中，超声波测距仪可用于测量建筑物的高度、墙壁的厚度等参数。
它不需要接触物体表面，避免了因接触而对物体造成破坏的可能性。
3. 车辆安全超声波测距仪广泛应用于车辆安全领域，如倒车雷达等系统。
通过安装在车辆周围的超声波传感器，可以及时感知其他物体的距离，提醒驾驶员注意避免碰撞。
三、超声波测距仪的优缺点尽管超声波测距仪在很多应用场景中表现出众，但仍然存在一些优缺点值得注意：1. 优点（1）非接触式测量：超声波测距仪可以通过空气或其他介质传播超声波来测量目标物体距离，避免了接触造成的干扰和损坏。
（2）高测量精度：超声波测距仪的测量精度通常较高，可以满足精细测量的需求。
（3）快速测量：超声波传播速度快，测量结果可以在短时间内获得。
2. 缺点（1）测量受环境影响：超声波测距仪受环境因素影响较大，如温度、湿度等因素会对超声波传播速度造成一定影响，从而对测量结果产生误差。
超声波测距仪的设计与调试-发射部分
超声波发射电路基本原理
振荡电路
驱动电路
超声波发射头
基于555的超声波发射电路
01
控制电路部分
02
振荡电路部分
03
驱动电路部分
超声波发射电路——基于555的振荡器
本电路中采用555定时器构成振荡电路，2脚（6脚）及地之间的电容不断的进行充、放电，导致555时基电路处于置位与复位反复交替的状态，即输出端3脚交替输出高电平与低电平，输出波形为近似矩形波，此电路也称为自激多谐振荡器。
实训6：超声波发射电路的制作与调试
实训6：超声波发射电路的制作与调试
f ( kHz )
38K
38.5K
39K
39.5K
40K
40.5K
41K
41.5K
42K
( V )
表1：测试本实训系统的幅频特性
Control IC2组成超声波载波信号发生器。由IC1输出的脉冲信号控制，输出约1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲，停止约70ms。
超声波测距仪的设计与调试 ——发射部分
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本系统中超声波测距基本原理
由于超声波指向性强，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、物位测量仪等。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，因此得到了广泛的应用。 在本系统中，我们主要应用的是反射式检测方式。即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后就立即停止计时。超声波在空气中传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s。 即：s=340·t/2，这就是所谓的时间差测距法。
超声波测距仪的设计
超声波测距仪的设计
超声波测距仪的设计一般包含超声发射器、接收器、计时
电路和显示电路。
下面将对其各组成部分进行具体说明。
1. 超声发射器：
超声发射器是超声波测距仪的关键组件，通常由压电陶瓷
传感器构成。
它能将电能转化为超声波能量。
通过施加电压，压电陶瓷会振动产生超声波，并向周围环境发射。
2. 接收器：
接收器是超声波测距仪的另一个重要组成部分。
它通常也
由压电陶瓷传感器构成。
当超声波波达到测距仪的目标物
体后，一部分超声波会被目标物体反射回来，被接收器接收。
接收器会将接收到的超声波转化为电信号。
3. 计时电路：
计时电路用于测量从超声发射到接收到反射信号之间的时
间间隔，根据声速和时间间隔可以计算出目标物体的距离。
计时电路通常由逻辑门、计数器、时钟等组成。
4. 显示电路：
显示电路用于显示目标物体的距离。
一般可以通过数码显
示器或者液晶显示屏将测得的距离进行显示。
显示电路通
常由数码显示器、驱动电路、控制电路等组成。
除了以上组成部分，还可以加入一些其他功能，例如校准
电路、报警电路等，以提高测距仪的精度和实用性。
设计
超声波测距仪需要对各个组成部分进行合理的配置和调试，使得整个测距仪可以稳定、准确地测量目标物体的距离。
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梁长垠 教授 Professor Liang
超声波测距基本原理
由于超声波指向性强，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、物位测量仪等。 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， 因此得到了广泛的应用。 在本系统中，我们主要应用的是反射式检测方式。即 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后就立即停止计时。超 声波在空气中传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t， 就可以计算出发射点距障碍物的距离s。 即：s=340· t/2，这就是所谓的时间差测距法。
超声波发射电路——基于CD4069的驱动器
• 电路采用CMOS六反相器CD4069构成驱动电路， 为了增大驱动电流，可以采用CD4069中两个 甚至三个方向器并联的方式实现。
CD4069
为什么两个反相器并联就可以提高驱动能力？ 答案：此电路结构称为桥式驱动方式，由于超声波传感 器具有高阻特性，其正常工作时需要一定的驱动电流， 而每个反相器的输出电流（负载能力）是一定的。两个 并联，输出电流加倍，驱动能力当然提高啦！
C4 10nF
0
C5 100nF
C1 1.0nF
0
C2 100nF
4069BCL_10V
控制电路部分振ຫໍສະໝຸດ 电路部分驱动电路部分超声波发射电路——基于555的振荡器
• 本电路中采用555定时器构成振荡电路，2脚（6脚） 及地之间的电容不断的进行充、放电，导致555时基 电路处于置位与复位反复交替的状态，即输出端3脚 交替输出高电平与低电平，输出波形为近似矩形波， 此电路也称为自激多谐振荡器。
超声波发射电路基本原理
振荡电路 驱动电路 超声波发射头
• 超声波发射电路主要由振荡电路、驱动电路和 超声波发射头组成。振荡电路产生超声波传感 器工作需要的40kHz频率信号。由于超声波振 子也有约2000PF的电容，有充放电电流流通， 因此，采用驱动电路增大驱动电流，有效驱动 超声波振子发送超声波。使用方波进行驱动时， 由于振子的谐振作用，也变为正弦波进行发送。 • 本系统的振荡电路利用555产生占空比可调的 40kHz方波信号。
555多谐振荡电路的脉冲宽度 TL由电容C 的放电时间来决定： TL≈0.7R2C TH由电容C 的充电时间来决定：
TH≈0.7（R1+R2）C
输出振荡信号的周期为：
T = TL + TH
频率为： f 1/ T 1.443/(R1 2R2 )C1
输出脉冲占空比为： 占空比：正脉冲的持 续时间与脉冲总周期 的比值。
OUT 3
15 13 14
4069BCL_10V U3D 4069BCL_10V 4069BCL_10V U3E
4069BCL_10V 10K _LIN 90% Key = A
3
R6 150k
11
6 2 5
6
2 2
5
1
LMC555CH
R3 10k
1
LMC555CH 4069BCL_10V U3F
12
• •
实训6：超声波发射电路的制作与调试
直流稳压电源
示波器
+9V GND
发射头
驱动 电路
探头 T R 接收头
振荡 电路
超声波发射电路
实训6：超声波发射电路的制作与调试
• 二、测试本实训系统的幅频特性： • 步骤1：通过调节VR1，使得555的3脚输出矩形波信号频 率在38K～42K范围内变化，从而实现产生不同频率信号 （不同占空比）来驱动发射头。用示波器观察超声波接 收头的输出信号波形，记下 的值。请按照如下表 格设置的频率数据要求进行测试。 • 注意：要求测试每对数据时，一定要首先用示波器准确 调试输出的准确的频率信号后，再驱动发射头，测试接 收头产生的同频信号电压 。 • 实训作业1：分析记录数据，绘制输出V~f 关系曲线，得 出超声波传感器幅频特性结论。
D ( R1 R2 ) /( R1 2R2 )
• 若调整可调电阻VR1，可改变输出矩形 波的频率和占空比。 • 当调整VR1使得输出为40kHz时，由于 （VR1+R4）>>R3，输出波形占空比约为 50%，为近似理想对称方波。 • 555的强制复位端4脚由另一个555低频 振荡器的输出取反后控制。
驱动信号波形
驱动信号波形
超声波测距仪的总体设计方案
发射电路
控制 显示 处理 振荡电路 驱动电路
超声波发射头
单元
波形变换
放大电路
超声波接收头
电源部分
接收电路
控制部分
电源部分
超声波测距仪的总体设计方案
• 本系统主要由超声波发射电路、接收电路、控制部分及 电源四部分组成。 • 控制信号由555定时器构成的低频振荡器来实现。 • 发射电路由555定时器构成的高频振荡器产生40kHz方波， 经过驱动电路驱动超声波发生器发出一簇信号，同时开 始计时。 接收端将收到的微弱回波信号检出，送信号 放大电路放大，经输出比较产生脉冲输出，系统收到中 断信号后停止计时，计算出时间并换算为距离值显示， 本系统可以满足多领域的应用。 • 本系统中关键电路是超声波发射电路和超声波接收电路。 后续课程针对这两部分分别进行重点论述。
实训6：超声波发射电路的制作与调试
表1：测试本实训系统的幅频特性
Control
IC2组成超声波载波信号发生器。由IC1输出的脉冲 信号控制，输出约1ms频率40kHz，占空比50％的脉冲， 停止约70ms。
555构成的低频振荡器输出波形（红线） 电容Ｃ1两端的电压波形（黄线）
控制信号波形（红线） 电容Ｃ1两端的电压波形（黄线）
基于555的超声波发射电路
VCC
VCC
9V
VCC 8
C3 100nF
0
Control
R5 10M
7
8 VCC 4 7 RST DIS THR TRI CON GND
6
U1 U3A
OUT 3
5
R2 1.0k
4R1
8 VCC 4 7 RST DIS THR TRI CON GND
1
U3C U2 U3B
555多谐振荡电路工作原理
555多谐振荡器的基本电路如图所示。电路初次通电时，由于电容C两端 电压不能突变，555的2脚为低电平，555时基电路置位，即3脚输出高电平， 内部放电晶体管截止，7脚被悬空，此时正电源VDD通过电阻R1、R2向电容C充 电，使C两端电压不断升高，约经时间tH ，C两端电压即阈值端（6脚）电平 升至2VDD/3时，555时基电路翻转复位，3脚输出低电平，同时内部放电晶体 管导通，7脚也为低电平，此时电容C储存电荷将通过R2向7脚放电，使C两端 电压即555的触发端2脚电平不断下降，约经tL时间，电压降至VDD/3时，555 时基电路又翻转置位，3脚又输出高电平，7脚再次被悬空，正电源又通过R1, R2向C充电，如此周而复始，电容C不断处于充电与放电状态，电路引起振荡， 3脚将交替输出高电平和低电平。
实训6：超声波发射电路的制作与调试 • • • • • 实训目的： 理解555振荡电路的工作原理和调试技巧。 理解CD4069驱动电路的工作原理。 实训条件： 超声波发射头及配套元件一套、超声波接 收头，直流稳压电源一台，示波器一台。
实训6：超声波发射电路的制作与调试
• • • • 实训方法： 一、设置实验环境： 步骤1：要求学生按照发射电路的电路图将配套元件焊接到板上，并连 好线。 步骤2：加9v电压，用示波器观察第一个555振荡器（低频）的输出电 压信号和电容电压信号，进一步认识555振荡器的工作原理，同时测量 输出信号的频率以及高低电平的脉宽，计算占空比；对于第二个555振 荡器，调节VR1得到频率38K～42K的矩形波信号（此时不使用低频振荡 器的控制信号，而直接将第二个555的4脚接高电平）。 步骤3：连接超声波传感器发射头到发射电路，将示波器的接地端子和 信号端子分别连接超声波传感器接收头的两个输出引脚。 步骤4：固定发射头与接收头的间距为10cm，并将发射头对准接收头， 准备测试接收头接收超声波后产生的同频信号电压。