超聲波測距開題報告

1、一、課題來源及研究的目的和意義：目的：設(shè)計一個超聲波測距儀。要求能夠?qū)崿F(xiàn)利用超聲波進行距離測量，測量時以 被測物體無直接接觸，能夠活晰穩(wěn)定的顯示測量結(jié)果?？捎枚∪缙嚨管囂嵝?、液位、 井深、管道長度的測量等場合，也可應(yīng)用丁汽車倒車雷達、航海、宇航、石油化工等工 業(yè)領(lǐng)域。意義：超聲波測距是一種利用聲波特性、電子計數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實現(xiàn)非接觸 式距離測量的方法。由丁超聲波指向性好，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因 而超聲波經(jīng)常被用丁距離的測量，利用超聲波檢測距離設(shè)計比較簡單，計算處理也比較 簡單,并且在測量精度方面也能達到日常使用要求。超聲波是一種頻率在20khz以上的聲波，作為一種特殊

2、的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦裕悍瓷?、折射、干涉?衍射和散射，與物理聯(lián)系緊密，應(yīng)用靈活。并且更適合丁高溫、高粉塵、高濕度和強電 磁干擾等惡劣環(huán)境下工作。無論從精度還是可靠性方面，超聲波測距都做得比較好。利 用超聲波測距往往比較迅速、方便、計算簡單、易丁做到實時控制。具有廣泛的應(yīng)用前 景。二、超聲波測距優(yōu)缺點超聲波測距應(yīng)用丁各種工業(yè)領(lǐng)域，如工業(yè)自動控制，建筑工程測量和機器人視覺識 別等方面。超聲波作為一種檢測技術(shù)，采用的是非接觸式測量，由丁它具有不受外界因 素影響，對環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，且操作簡單、測量精度高等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。這 些特點可使測量儀器不受被測介質(zhì)的影響， 大大解決了傳

3、統(tǒng)測量儀器存在的問題，比如, 在粉塵多情況下對人引起的身體接觸傷害，腐蝕性質(zhì)的被測物對測量儀器腐蝕，觸電接 觸不良造成的誤測等。此外該技術(shù)對被測元件無磨損，使測量儀器牢固耐用，使用壽命 加長，而且還降低了能量耗損，節(jié)省人力和勞動的強度。因此，利用超聲波檢測既迅速、 方便、計算簡單，乂易丁實時控制，在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求。然而超聲波測距在實際應(yīng)用也有很多局限性。由丁超聲波在傳播過程中，聲壓會隨 距離的增大而呈指數(shù)規(guī)律衰減，遠目標的回波信號幅度小、信噪比低，用固定閥值的比 較器檢測回波，可能導(dǎo)致越過門檻的時間前后移動，從而影響計時的準確性，這必然會 影響到測距的準確度。另外就是構(gòu)成超聲

4、波傳感器的壓電陶瓷片在壓電的雙向轉(zhuǎn)換過程 中，存在慣性、滯后等現(xiàn)象，以及超聲波脈沖在空氣中傳播本身及多重的反射路徑，均 導(dǎo)致回波信號被展寬，也使測量產(chǎn)生較大的誤差，影響了測距的分辨率。其他如溫度，風(fēng)速等也會對測量造成一定的影響。三、超聲測距技術(shù)簡介:1.超聲波測距原理超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇 到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。測距的公式表示為：L=CX T(1.1)-2 -如溫度對聲速的影響，時間測量的精度等。0圖1.1超聲波測距板原理圖離傳播的時間誤差引起的

5、其中溫度影響為:式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的 時間差（T為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半）。超聲波測距主要應(yīng)用丁倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量，雖然目前的 測距量程上能達到白米，但測量的精度往往只能達到厘米數(shù)量級。由丁超聲波易丁定向 發(fā)射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點，是作為液體高度 測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達到毫米級的測量精度，但是目前國內(nèi)的超 聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原 因，提高測量時間差到微秒級，所以通過一些誤差分析，根據(jù)誤差產(chǎn)生原因做出相應(yīng)的 補償就能提高測量的精度2、超聲波測距誤差分析根據(jù)超聲波測距公式L=M T,可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距(1.2)畢業(yè)設(shè)計開題報告四、擬采取的研究方法及實施