超声波与红外线探测技术的测距定位系统解析

・304・计算机测量与控制. 2005. 13（4） Computer Measurement &

Control

收稿日期：2004-11-05；修回日期：2004-12-02。基金项目：本研究属校企联合攻关项目。

作者简介：罗庆生（1956-），男，博士，副教授，博士生副导师，主要从事微小型系统研究、机械创新设计、机电一体化产品设计和机械CAN /CAM 等工作，发表论文130余篇。

韩宝玲（1957-），女，安徽合肥人，博士，教授，硕士生导师。主要从事微机电系统研究、计算机图学教育、机电一体化产品设计等工作，发表论文90余篇。

文章编号：1671-4598（2005）04-0304-03 中图分类号：TP212

文献标识码：A

一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统

罗庆生1，韩宝玲2

（1. 北京理工大学机电工程学院，北京100081；2. 北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081）

摘要：为了研制出性能较好、精度较高、结构较简、成本较低的测距定位装置，特采用超声波传感器和红外线传感器组成新型测距定位系统，实现了超声波传感器和红外线传感器的功能互补，克服了单一传感器探测系统的不足，使系统的测距精度和定向精度有了明显提高。同时，系统还采用了单片机控制技术，使其具有良好的扩展性，从而增进了该测距定位系统在工程领域的实用性。

关键词：超声波测距技术；红外线定位技术；测距定位系统

Distance and Azimuth Testing System Based on Ultrasonic

and Infrared Detecting Technology

Luo Qingsheng 1，Han Baoling 2

（1. College of Mechatronics Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ；2. College of Machine and Vehicle Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ）

Abstract ：In order to excogitate a measuring distance and confirming orientation device which has preferable performance and reliable precision and concise structure ，we adopt the ultrasonic sensors and infrared sensors to make up of a new measuring distance and confirming orientation system ，thus ，we realize the function expiation between the ultrasonic sensors and the infrared sensors ，and surmount the shortage of the system which has only one kind of sensors ，therefore ，we improve the system ，s precision of measuring distance and confirming orientation markedly. Simultaneity ，the sys-tem adopts the singlechip control technology ，it makes the system possess favorable expansibility ，thereby ，the system gains the practicability in engi-neering field.

Key words ：ultrasonic measuring distance technology ；infrared confirming orientation technology ；measuring distance and confirming orientation system

0 引言

传感器检测技术、无线电通讯技术、计算机控制技术是现代信息技术的三大支柱，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。传感器技术是信息社会的重要技术基础，其品种、性能和质量直接决定了信息技术系统的功能和质量。因此有人说：“征服了传感器就等于征服了科学技术”。由此可见，传感器的开发与运用具有重大的意义。随着现代科学技术的发展，人们对传感器的性能水平及

运用方式提出了更高的要求，而在被人们广泛运用的传感器家族中，超声波传感器和红外线传感器以其优异的性能得到人们的青睐，广泛用于军事、医疗、工业和家电产品。但目前超声波传感器和红外线传感器一般都是单独使用，由于这两种传感器具有功能互补的特点，故而应把这两种传感器综合起来，以制作出功能更全、精度更高、结构更简、成本更低的传感器探测系统。基于上述考虑，本文开展了基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统的研究。

1 测距原理分析

目前，超声波传感器广泛用作测距传感器，常作为一种辅助视觉手段与其他视觉工具（如CC D 图像传感器）配合使用，可有效提高机器的视觉功能。1. 1 超声波发生器

超声波发生器可分为两大类：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。电气类包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械类包括加尔统笛、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，因而用途也有所不同。目前常用的是压电式超声波发生器。图2 超声波发生器内部结构1. 2 压电式超声波发生器工作原理

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，其外观结构与内部结构分别如图1和图2所示［1］

。

图1 超声波发生器外观结构

第4期

罗庆生，等：一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统

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