国产精品成人网站,日韩视频二区,亚洲成人手机电影,怡红院国产

超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)及其應(yīng)用分析

[摘要] 本文利用超聲波傳輸中距離與時(shí)間的關(guān)系，采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理，設(shè)計(jì)出了能測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的超聲波測(cè)距儀。該測(cè)距儀主要由超聲波發(fā)射器電路、超聲波接收器電路、單片機(jī)控制電路、環(huán)境溫度檢測(cè)電路及顯示電路構(gòu)成。利用所設(shè)計(jì)出的超聲波測(cè)距儀，對(duì)不同距離進(jìn)行了測(cè)試，并進(jìn)行了詳盡的誤差分析。
[關(guān)鍵詞] 超聲波測(cè)距 單片機(jī) 溫度傳感器

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)距離或長(zhǎng)度測(cè)量的要求越來越高。超聲波測(cè)距由于其能進(jìn)行非接觸測(cè)量和相對(duì)較高的精度，越來越被人們所重視。本設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距儀，可以對(duì)不同距離進(jìn)行測(cè)試，并可以進(jìn)行詳盡的誤差分析。

一、設(shè)計(jì)原理

超聲測(cè)距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行測(cè)量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時(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，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計(jì)時(shí)。 通過不斷檢測(cè)產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離L。基本的測(cè)距公式為：L=（△t/2）＊C
式中 L——要測(cè)的距離
T——發(fā)射波和反射波之間的時(shí)間間隔
C——超聲波在空氣中的聲速，常溫下取為340m/s
聲速確定后，只要測(cè)出超聲波往返的時(shí)間，即可求得L。

二、超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)目標(biāo)

測(cè)量距離: 5米的范圍之內(nèi);通過LED能夠正確顯示出兩點(diǎn)間的距離;誤差小于5%。

三、數(shù)據(jù)測(cè)量和分析

1.數(shù)據(jù)測(cè)量與分析
由于實(shí)際測(cè)量工作的局限性，zui后在測(cè)量中選取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm 六個(gè)距離進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)距離連續(xù)測(cè)量七次，得出測(cè)量數(shù)據(jù)（溫度:29℃）,如表所示。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，測(cè)量值一般都比實(shí)際值要大幾厘米，但對(duì)于連續(xù)測(cè)量的準(zhǔn)確性還是比較高的。
對(duì)所測(cè)的每組數(shù)據(jù)去掉一個(gè)zui大值和zui小值，再求其平均值，用來作為zui終的測(cè)量數(shù)據(jù)，zui后進(jìn)行比較分析。這樣處理數(shù)據(jù)也具有一定的科學(xué)性和合理性。從表中的數(shù)據(jù)來看，雖然對(duì)超聲波進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，但在比較近的距離的測(cè)量中其相對(duì)誤差也比較大。特別是對(duì)30cm和50cm的距離測(cè)量上，相對(duì)誤差分別達(dá)到了5%和4.8%。但從全部測(cè)量結(jié)果看，本設(shè)計(jì)的誤差都比較小，也比較穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)盲區(qū)在22.6cm左右，基本滿足設(shè)計(jì)要求。
2.誤差分析
測(cè)距誤差主要來源于以下幾個(gè)方面：
（1）超聲波發(fā)射與接收探頭與被測(cè)點(diǎn)存在一定的角度，這個(gè)角度直接影響到測(cè)量距離的值;（2）超聲波回波聲強(qiáng)與待測(cè)距離的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系，所以實(shí)際測(cè)量時(shí)，不一定是*個(gè)回波的過零點(diǎn)觸發(fā);（3）由于工具簡(jiǎn)陋，實(shí)際測(cè)量距離也有誤差。影響測(cè)量誤差的因素很多，還包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾、時(shí)基脈沖頻率等等。

四、應(yīng)用分析

采用超聲波測(cè)量大氣中的地面距離，是近代電子技術(shù)發(fā)展才獲得正式應(yīng)用的技術(shù)，由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，在較惡劣的環(huán)境（如含粉塵）具有一定的適應(yīng)能力。因此，用途極度廣泛。例如:測(cè)繪地形圖，建造房屋、橋梁、道路、開挖礦山、油井等，利用超聲波測(cè)量地面距離的方法，是利用光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，超聲測(cè)距儀的優(yōu)點(diǎn)是:儀器造價(jià)比光波測(cè)距儀低，省力、操作方便。
超聲測(cè)距儀在*的機(jī)器人技術(shù)上也有應(yīng)用，把超聲波源安裝在機(jī)器人身上，由它不斷向周圍發(fā)射超聲波并且同時(shí)接收由障礙物反射回波來確定機(jī)器人的自身位置，用它作為傳感器控制機(jī)器人的電腦等等。由于超聲波易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，它的應(yīng)用價(jià)值己被普遍重視。
總之，由以上分析可看出:利用超聲波測(cè)距，在許多方面有很多優(yōu)勢(shì)。因此，本課題的研究是非常有實(shí)用和商業(yè)價(jià)值。

五、結(jié)論

本設(shè)計(jì)的測(cè)量距離符合市場(chǎng)要求，測(cè)量的盲區(qū)也控制在23cm以內(nèi)。針對(duì)市場(chǎng)需求，本設(shè)計(jì)還可以加大發(fā)射功率，讓測(cè)量的距離更加的遠(yuǎn)。在顯示方面，也可以對(duì)程序做適當(dāng)改動(dòng)，使開始發(fā)射超聲波時(shí)LED顯示出溫度值，到超聲波回波接收到以后通過計(jì)算得出距離值時(shí)，LED自動(dòng)切換顯示距離值，這樣在視覺效果上得到更加直觀的了解。

參考文獻(xiàn):
[1]孫涵芳徐愛卿:MCS一51／96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2002.46-170
[2]金篆芷*時(shí):現(xiàn)代傳感器技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社.1995.331—335
[3]孫涵芳徐愛卿:MCS一51／96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用（修訂版）[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2002.46-170
[4]路錦正王建勤楊紹國(guó)趙珂趙太飛:超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)[J].傳感器技術(shù).2002