基于300kHz超声波换能器的高精度测距装置

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ＷＡＮＧＹｉｎｇ－ｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧＬｉｕ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｓｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈａｌｏｔｏｆａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｂｕｔｉｔｉｓｄｉｆｉｆｃｕｌｔ
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达到１６ＭＨｚ，以提高系统计时精度，并采用ＤＳ１８Ｂ２０作为温度补偿测量器件设计了一款测距装置。此外，文中提出了一种按回波脉宽估算回波滞后时间的方法，该方法测量和计算均很方便，可在不增加过多硬件和软件开销的情况下，提高测
中图分类号：ＴＰ２１６＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１８４１（２０１４）０１ — ００３７— ０３
ＨｉｇｈＰｒｅｃｉｓｉｏｎＤｉｓｔａｎｃｅＭｅａｓｕｒｅｚＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ，ｔｈｅＭＳＰ４３０Ｆ２３５ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗｉｔｈ１６ＭＨｚｃｌｏｃｋｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅＤＳ１８Ｂ２０ｄｉｇｉｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｔｉｍｅｔｅｓｔｉｎｇｍｏｒｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｉｓｐｒｅｓｅｎ — ｔｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｅｄｇｅｏｆｔｈｅｅｃｈｏ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ６００ｍｍｃａｎｂｅｌｅｓｓｔｈａｎ ±１ｍｍ，ｕｓｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｓｔｈｅｍｅｄｉａａｎｄｇｌａｓｓ，ｄｉｅｓｅｌ，ｍａｃｈｉｎｅｏｉｌａｎｄａｓｐｈａｌｔａｓｔｈｅｒｅｌｆｅｃｔｏｒ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅ，ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｏｒｆｖａｒｉｏｕｓｏｆｉｎｄｕｓｔｒｙｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｓｗｉｔｈａｗｅｌｌｒｅｌｆｅｃｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ；ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；３００ｋＨｚｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ｓｏｕｒｃｅｏｆｅｒｏｒ
２０１４在
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０１４
第１期
Ｎｏ．１
基于３００ｋＨｚ超声波换能器的高精度测距装置
王英健，张柳
量精度。实验表明：在０～６００ｍｍ的测量范围内，以空气作为声波传媒，反射面为玻璃、柴油、机油、沥青和水等具有良好反射性能物质的条件下，其测量精度＜±１ｍｍ．该设计实现的超声波测距系统具有高精度低功耗、电路简单、数据处理方便等特点。适用于各种液位和具有良好反射面距离的高精度测量。关键词：超声波；高精度测距；３００ｋＨｚ超声波换能器；误差成因
４１００７６）（长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙
摘要：超声波测距具有一系列优点，但因其易受工作环境的影响，难以达到较高的精度。文中在分析引起超声波测距误差主要成因的基础上，选用３００ｋＨｚ超声波换能器作为超声波收发元件，采用ＭＳＰ４３０Ｆ２３５单片机作为主控器，其钟频