TOP22毕业设计_基于单片机的超声波测距仪设计与实现.doc文档免费在线阅读

这样，超声波发射器才有较高发射效率，接收器才有较好接收灵敏度。

当所用压电材料工作包括根据文献资料，了解国内外超声波传感器的研究现状，理解各种测距原理，理解声波等相关知识。

依据现有各种测距仪的设计方案，选择最佳方案。

完成了超声波测距仪上汇编程序的设计与软件设计，并且调试通过，最终完成程序烧录。

对样机性能进行了试验，精度达到要求。

在此次试验中，参考些有经验人士的电路结构和设计思想。

借鉴经验人士的思想和电路有测距原理即距离时间速度。

振荡电路发射电路放大电路。

由于时间和精力等多方面的原因，此控制系统多少还存在些不足之处，有待进步改进和提高。

主要包括抗干扰能力有限。

超声波发射接收器之间依然存在直达波间或影响。

放大电路中，由于集成芯片电阻电容的热噪声影响，对远距离的微弱信号放大有干扰作用。

在远距离测量时，驱动功率相对不够。

在此设计的超声波测距仪与市场上的测距仪相比，度主要取决于制造晶片本身。

机电耦合系数大，灵敏度高反之，灵敏度低。

设计所用传感器工作原理本设计所采用的超声波传感器为压电型。

此类型的传感器般采用双压电陶瓷品片制成。

这种超声传感器需用的压电材料较度也最高。

工作温度由于压电材料的居里点般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。

医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。

灵敏必须预先了解它的性能。

超声波传感器的主要设计要求工作频率工作频率就是压电晶片的共振频率。

当加到它两端的交流天津工程师范学院届本科生毕业设计电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏可以发射超声波，也可以接收超声波。

而压电材料有单晶体的多晶体复合的，如石英单晶体，碳酸钡压电陶瓷碳酸铅压电陶瓷复合晶体等。

晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前气流旋笛液哨加尔统笛等。

各种类型的超声波发生器产生的超声波的功率频率和声波特性都不相同。

目前使用较多的是电气类中的压电型超声波发生器。

超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的块压电晶片，既能量发射换能器来完成和使超声波的能量转换成其它易于检测的能量接收换能器来完成。

般是使电能和超声能量相互转换。

我们常用的是电气方式，电气方式类型包括压电型磁致伸缩型和电动型等，机械式方式有超声波传感器，人们为研究和应用超声波，己发明设计并制成了许多类型的超声波发生器机械方式和电气方式产生超声波发生器。

实质上，超声波发生器即是超声波换能器，或者超声探头，它将其它形式的能量转换成超声波的碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

因此超声波检测广泛应用在工业国防生物医学等方面。

以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高波长短绕射现象小，特别是方向性好能够成为射线而定向传播等特点。

超声波对液体固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

超声波相位检测角度来看。

测量二个不同频率信号的相位和包络相对比较简单快速。

传感器工作原理传感器的类型及设计要求超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。

超声波是种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片的声波，测定与这二个并发声对应的回波信号的相位，根据所测相位进行测距的种高精度的超声波测距方法。

同时使用二个回波的相位以及包络信息，排除了以为周期的相位上的不确定性。

因此可以得到较高的测量精度。

从为。

该方法是种相位测量方法，但是由于相位测量存在以为周期的多值解，从而造成解的不确定性。

为了消除这种不确定性，再引入通常的包络检测来消除这种不确定性，从而实现高精度测距。

发射二个频率不同得到与放大的相位完全相同的电信号，此电信号放大后与光源的驱动电压相比较，测得两个正弦电压的相位差，根据所测相位差就可算得所测距离。

假设震荡电路波形往返个角，则声波在被测的距离上往返次需要的时间间。

相位法测距仪由震荡电路发出定频率变化的正弦波，由超声波换能器转换成声波。

发出的声波到达被测面，经被测面反射，超声波换能器接收端获得声波的回天津工程师范学院届本科生毕业设计波，经放大电路转换后得距离。

渡越时间测量法直接计时法每隔定时间发射串超声波脉冲，在发射脉冲串时刻开始单片机定时器计时，在超声波接收器接收到反射信号时刻，停止单片机计时。

单片机定时器所计时间，即为传播渡越时别的正弦波信号。

传播的时间即为超声波发射器发出的超声波时刻与经介质反射传播到接收器时刻差。

如图所示，测量发射点到被测物面到接收点距离，超声波的传播速度约为时，依据公式图。

图超声波测距原理图在超声波发射器两端输入脉冲串，脉冲电信号经过超声波内部振子，振荡出机械波，通过空气，介质传播到被测面由被测面反射，由超声波接收器接收，在超声波接收器两端信号是毫伏级别图。

图超声波测距原理图在超声波发射器两端输入脉冲串，脉冲电信号经过超声波内部振子，振荡出机械波，通过空气，介质传播到被测面由被测面反射，由超声波接收器接收，在超声波接收器两端信号是毫伏级别的正弦波信号。

传播的时间即为超声波发射器发出的超声波时刻与经介质反射传播到接收器时刻差。

如图所示，测量发射点到被测物面到接收点距离，超声波的传播速度约为时，依据公式，得距离。

渡越时间测量法直接计时法每隔定时间发射串超声波脉冲，在发射脉冲串时刻开始单片机定时器计时，在超声波接收器接收到反射信号时刻，停止单片机计时。

单片机定时器所计时间，即为传播渡越时间。

相位法测距仪由震荡电路发出定频率变化的正弦波，由超声波换能器转换成声波。

发出的声波到达被测面，经被测面反射，超声波换能器接收端获得声波的回天津工程师范学院届本科生毕业设计波，经放大电路转换后，得到与放大的相位完全相同的电信号，此电信号放大后与光源的驱动电压相比较，测得两个正弦电压的相位差，根据所测相位差就可算得所测距离。

假设震荡电路波形往返个角，则声波在被测的距离上往返次需要的时间为。

该方法是种相位测量方法，但是由于相位测量存在以为周期的多值解，从而造成解的不确定性。

为了消除这种不确定性，再引入通常的包络检测来消除这种不确定性，从而实现高精度测距。

发射二个频率不同的声波，测定与这二个并发声对应的回波信号的相位，根据所测相位进行测距的种高精度的超声波测距方法。

同时使用二个回波的相位以及包络信息，排除了以为周期的相位上的不确定性。

因此可以得到较高的测量精度。

从相位检测角度来看。

测量二个不同频率信号的相位和包络相对比较简单快速。

传感器工作原理传感器的类型及设计要求超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。

超声波是种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高波长短绕射现象小，特别是方向性好能够成为射线而定向传播等特点。

超声波对液体固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

因此超声波检测广泛应用在工业国防生物医学等方面。

以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是超声波传感器，人们为研究和应用超声波，己发明设计并制成了许多类型的超声波发生器机械方式和电气方式产生超声波发生器。

实质上，超声波发生器即是超声波换能器，或者超声探头，它将其它形式的能量转换成超声波的能量发射换能器来完成和使超声波的能量转换成其它易于检测的能量接收换能器来完成。

般是使电能和超声能量相互转换。

我们常用的是电气方式，电气方式类型包括压电型磁致伸缩型和电动型等，机械式方式有气流旋笛液哨加尔统笛等。

各种类型的超声波发生器产生的超声波的功率频率和声波特性都不相同。

目前使用较多的是电气类中的压电型超声波发生器。

超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的块压电晶片，既可以发射超声波，也可以接收超声波。

而压电材料有单晶体的多晶体复合的，如石英单晶体，碳酸钡压电陶瓷碳酸铅压电陶瓷复合晶体等。

晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。

超声波传感器的主要设计要求工作频率工作频率就是压电晶片的共振频率。

当加到它两端的交流天津工程师范学院届本科生毕业设计电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。

工作温度由于压电材料的居里点般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。

医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。

灵敏度主要取决于制造晶片本身。

机电耦合系数大，灵敏度高反之，灵敏度低。

设计所用传感器工作原理本设计所采用的超声波传感器为压电型。

此类型的传感器般采用双压电陶瓷品片制成。

这种超声传感器需用的压电材料较少，价格低廉，且非常适用于气体和液体介质中。

它是借助压电晶体的谐振来工作的，即陶瓷的压电效应。

当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。

另方面，当振动压电陶瓷时，就会产生电荷。

利用这原理，当给由两片压电陶瓷或片压电陶瓷和个金属片构成的振动器双压电晶片元件，施加个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。

相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生个电信号。

基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。

传感器的内部有个复合式振动器被灵活地固定在底座上。

该复合式振动器是谐振器以及由个金属片和个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的个结合体。

谐振器呈喇叭形，目的是能有效地辐射由于振动而产生的超声波，并且可以有效地使超声波聚集在振动器的中央部位。

超声波传感器有两块压电陶瓷晶片和块共振板。

当在两电极加交变脉冲信号触发脉