超声波传感器测距实验

实验一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。

二、基本原理
超声波测距仪由超声波传感器(超声波发射探头T和接收探头R)及相应的测量电路细成。

超声波是听觉阈值以外的振动，其常用频率范围在20KHz～60KHz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。

本实验为空气介质，用纵波测量距离。

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时碰到不同介面时会产生一个反射波和折射波，从介面反射回来的波由接收探头接收输入测量电路放大处理。

通过测量超声波从发射到接收之间的时间差△t，就能从S＝u0×△t算出相应的距离。

式中u0为超声波在空气中传播速度。

三、需用器件与单元
主机箱、超声波传感器实验模板(装有超声波传感器)、反射档板。

四、实验步骤
1、超声波传感器由发射头T和接收数R组成。

超声探头已装在实验模板的右上端，它们的引线V T、公共端(⊥)、V R在实验模板的左上端。

2、将实验模板上的V T与V T、V R与V R 及⊥相应连接，再将实验模板的±15V、⊥及输出V o2与主机箱的相应电源和电压表(量程20V档)相连，如图1所示。

图1 超声波测距实验接线图
3、离超声波传感器20cm(0～20cm左右为超声波测量盲区)处放置反射挡板，调节挡板对准探头角度，合上主机箱电源。

4、平行移动反射板，依次递增3cm并依次记录电压表数据填入表1。

表1 超声波传感器测距实验数据
X（cm）
20 23 26 29 32 35 38 41 44 V(V)
V1 0.24 0.27 0.32 0.35 0.39 0.41 0.44 0.48 0.51
V2 0.25 0.28 0.31 0.34 0.38 0.41 0.45 0.49 0.52
V3 0.24 0.28 0.31 0.33 0.36 0.40 0.43 0.47 0.51
V4 0.24 0.27 0.32 0.34 0.38 0.41 0.44 0.49 0.51
V5 0.25 0.27 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.48 0.52
V(平均) 0.24 0.27 0.32 0.34 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51
五、实验结果
根据表1 超声波传感器测距实验数据，作出实验X—V曲线，计算灵敏度和线性度。