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標(biāo)簽 > 超聲波測(cè)距
由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。
二、 超聲波測(cè)距原理
1、 超聲波發(fā)生器
為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。
由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。
二、 超聲波測(cè)距原理
1、 超聲波發(fā)生器
為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。
2、壓電式超聲波發(fā)生器原理
壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。
3、超聲波測(cè)距原理
超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離（s），即：s=340t/2 。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。
超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。
測(cè)距的公式表示為：L=C×T
式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差（T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半）。
超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等的距離測(cè)量，雖然目前的測(cè)距量程上能達(dá)到百米，但測(cè)量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級(jí)。
由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測(cè)量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為液體高度測(cè)量的理想手段。在精密的液位測(cè)量中需要達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，但是目前國(guó)內(nèi)的超聲波測(cè)距專用集成電路都是只有厘米級(jí)的測(cè)量精度。
超聲波測(cè)距誤差分析
根據(jù)超聲波測(cè)距公式L=C×T，可知測(cè)距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。
時(shí)間誤差
當(dāng)要求測(cè)距誤差小于1mm時(shí)，假設(shè)已知超聲波速度C=344m/s （20℃室溫），忽略聲速的傳播誤差。測(cè)距誤差s△t《（0.001/344） ≈0.000002907s 即2.907μs。
在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下，測(cè)量距離的傳播時(shí)間差值精度只要在達(dá)到微秒級(jí)，就能保證測(cè)距誤差小于1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C51單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用89C51定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。
超聲波傳播速度誤差
超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系，如表1所示。
已知超聲波速度與溫度的關(guān)系如下：
式中： r —氣體定壓熱容與定容熱容的比值，對(duì)空氣為1.40，
R —氣體普適常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—氣體分子量，空氣為28.8×10-3kg·mol-1，
T —絕對(duì)溫度，273K+T℃。
近似公式為：C=C0+0.607×T℃
式中：C0為零度時(shí)的聲波速度332m/s；
T為實(shí)際溫度（℃）。
對(duì)于超聲波測(cè)距精度要求達(dá)到1mm時(shí)，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進(jìn)去。例如當(dāng)溫度0℃時(shí)超聲波速度是332m/s， 30℃時(shí)是350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。若超聲波在30℃的環(huán)境下以0℃的聲速測(cè)量100m距離所引起的測(cè)量誤差將達(dá)到5m，測(cè)量1m誤差將達(dá)到5cm。
第七章-V1.5 STM32超聲波測(cè)距STM32F103C8t6超聲波避障小車 超聲波避障模塊 STM32超聲波測(cè)距
5STM32超聲波測(cè)距STM32F103C8t6超聲波避障小車
A06 一體超聲波測(cè)距模塊有多種測(cè)距模式和輸出模式可選，可選擇對(duì)人體或平面物體進(jìn)行針對(duì)性測(cè)量 ，輸出可設(shè)定為高電平脈寬輸出、UART 輸出（自動(dòng)或受控）...
如何利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種超聲波測(cè)距功能呢
利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距功能，利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對(duì)超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)。
基于51單片機(jī)的超聲波測(cè)距模塊設(shè)計(jì)
超聲波測(cè)距的模塊，51單片機(jī)接上12864液晶，HC-SR04超聲波模塊，就可以了，具體程序沒(méi)怎么看，超聲波模塊的硬件也不曉得。
超聲波測(cè)距的原理和超聲波測(cè)距系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)詳細(xì)概述
由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往...
如何利用stm32單片機(jī)進(jìn)行超聲波測(cè)距
在實(shí)際測(cè)試當(dāng)中，最大測(cè)量三米多的距離還是可以，最小距離我沒(méi)有做測(cè)試，我測(cè)的最小距離是50厘米，再往下沒(méi)有繼續(xù)測(cè)。
2019-11-07 標(biāo)簽：超聲波測(cè)距STM32單片機(jī) 1.1萬(wàn) 0
C8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)超聲波測(cè)距的設(shè)計(jì)
超聲波測(cè)距傳感器以其測(cè)量精度高、響應(yīng)快和價(jià)格低廉而廣泛應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)距、移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航和定位等場(chǎng)合。超聲波測(cè)距傳感器常用的方式是1 個(gè)發(fā)射頭對(duì)應(yīng)1 個(gè)...
2019-08-12 標(biāo)簽：超聲波測(cè)距C8051單片機(jī) 1542 0
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基于51單片機(jī)的車輛倒車?yán)走_(dá)報(bào)警系統(tǒng)，HC-SR04超聲波測(cè)距，全套資料
標(biāo)簽：單片機(jī)倒車?yán)走_(dá)HC-SR04 1486 0
單片機(jī)的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)立即下載
類別：電子資料 2023-10-30 標(biāo)簽：單片機(jī)倒車?yán)走_(dá)超聲波測(cè)距
基于MSP430F2274的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)立即下載
類別：電子資料 2023-10-10 標(biāo)簽：倒車?yán)走_(dá)超聲波測(cè)距MSP430F2274
具備一定防塵防水等級(jí)，適用于潮濕、惡劣的測(cè)量場(chǎng)合。3cm 較小盲區(qū)適用不同的檢測(cè)條件，是一款操作簡(jiǎn)單的高性能、高可靠性商用級(jí)功能性模組。
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超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超盧波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t，然后求出距離S=Ct/2，式中的C為超聲波波速。
本文介紹基于STM32F407的KS103超聲波模塊的使用，包含使用注意事項(xiàng)以及代碼配置，同時(shí)會(huì)附上本人在開發(fā)時(shí)遇到的問(wèn)題以及解決方法。 KS103模塊...
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