汽車倒車防撞報警器的設計1分解

1、摘要分析了汽車倒車防撞系統(tǒng)的根本設計原理以及目前國內外此類防撞系統(tǒng)存在的問題，較詳細的介紹超聲波測距系統(tǒng)以及根據(jù)該系統(tǒng)設計的原理、方法和步驟，研制的汽車倒車防撞報警器。這種報警器在汽車倒車過程中到達極限位置的時候，能自動檢測車尾障 礙物的距離并發(fā)出聲光報警，提醒司機剎車。本設計利用超聲波傳感器進展信號的發(fā)射和接收，包括發(fā)射、接收以及報警電路三個局部。超聲傳感器的主要元 件是采用壓電元件鋯鈦化鉛一般稱為RZT，具有很強的方向性。報警電路局部 是利用聲光報警器，將信號傳遞之后，可實現(xiàn)語音報警。本設計采用國內生產 廠家的通用元件，本錢低，性能可靠，有利于推廣。關鍵字：超聲波；汽車倒車 ；防撞；報警器

2、；傳感器 1.系統(tǒng)方案設計1.1 概述隨著社會經濟的開展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量也在大幅攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可防止的人身傷亡和經濟損失，針對這種情況，設計一種響應快，可靠性高且較為 經濟的汽車防撞預警系統(tǒng)勢在必行。 汽車倒車防撞測距報警器一般有四種：1嘀嘀聲加閃光，2音樂聲加閃光，3語音聲加閃光 ，4倒車到危險距離時發(fā)出警報聲的超聲波倒車報警器，由于很多研究都采用 的是特殊難購的專用元件，使其難以推廣，本設計采用國內生產的通用元件，本錢較低廉，本設計使其在整個倒車過程中自動測量車尾到最近障礙物的距離， 在倒車到極限距離時會發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注

3、意剎車，如果和制動系 統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動剎車。(1) 預警時間 缺乏最大有效探 測距離的問題，大多數(shù)倒車雷達的最大有效探測距離：墻面小于-1.2 m。實驗知道一些駕駛員的習慣初始倒車速度3-12km-3.3 m/s, ?，F(xiàn)以平均1.5 m/s計算，倒車雷達發(fā)現(xiàn)目標僅有1.67 s，對行人只有0.4-0. 8 s。如此以來，等報警器報警后汽車再減速就很緊張，明顯感到預警時間缺乏。(2) 反映速度遲鈍 多數(shù)成品倒車雷 達的顯示速度因為考慮到抗干擾等因素，顯示更新的速度約0.2-0.4s，即在0.2-0.4s顯示一次距離，根據(jù)以上的推斷，從倒車雷達發(fā)現(xiàn)目標到發(fā)出警報如果 需要3s秒，這時車已

4、經行使了0.45s，這顯然感到反響遲鈍。 (3) 探測盲區(qū)問題 多數(shù)倒車雷達的超聲波傳感器為2-3個，單個傳感器的水平探測角度約60-70 ，這樣勢必造成2-3個盲區(qū)，如圖1，而增加傳感器的個數(shù)不但增加本錢，而 且提高報警器的故障率。另外，由于等同與水平探測角度的垂直探測角度顯得過大，往往對粗糙地面發(fā)生誤報，如果改為探測角度為30的傳感器不會誤報 ，但是不能有效的探測約30cm高的路堤，造成倒車時碰到后保險杠的問題。 圖1三只傳感器 圖2 兩只傳感器1.2 本 設計的目的本 設計可望成為駕駛員特別是貨車以及公共汽車駕駛員的好幫手，可有效的減少 和防止那些視野不良的大型汽車的如冷藏車、集裝箱車、

5、垃圾車、食品車、載貨車、公共汽車等倒車交通事故，另外還特別適用于夜間輔助倒車、倒車入庫以 及進入停車場停車到位，甚至還能防止盜賊扒車，本設計本錢低廉，性能優(yōu)良， 市場前景極為廣闊，對提高我國汽車工業(yè)實際水平，具有較大的時間意義。 1.3 研究意義超 聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，應用于汽車停車的前后左右防撞的 近距離，低速狀況，以及在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)母疚锢硖匦哉凵?，反射，干預，衍射，散射。超 聲波測距即是利用其反射特性，當車輛后退時，超聲波距離傳感器利用超聲波 檢測車輛前方的障礙物位置，并利用指示燈及蜂鳴器把車輛到障礙物的距離及 位

6、置通知駕駛人員，起到平安的作用。2.工作原 理方案比 較 在現(xiàn)代 測距系統(tǒng)當中，還有以下測距方法：1毫米雷達測距毫米雷 達測距能夠探測多目標，多目標分辨力好，探測精度高，受天氣影響小，但存在 電磁干擾問題，必須防止因雷達裝置相互間以及其他通信設施的電磁波干擾而發(fā)生誤動作。其多用于高速公路上的防追尾碰撞。2攝相系 統(tǒng)測距目標攝像系 統(tǒng)模仿人體視覺原理，測量精度高，但目前價格較高，同時受到軟件和硬件制 約，成像速度角慢。 3激光測距由于激光測 距受惡劣的天氣，汽車的劇烈震動，反射鏡外表摩損，污染等因素的影響，使反 射的激光束在一定功率上探測距離比可能探測的最大距離減少1/2到1/3損失 很大，影響

7、探測精度，所以它一般都應用于防追尾碰撞當中。4紅外測距 它主要應用于夜間行車或在軍事上使用。5超聲波測 距 超聲技術是一 門以物理、電子、機械及材料學為根底的通用技術之一。超聲技術是通過超聲 波產生、傳播及接收的物理過程而完成的。超聲波具有聚束、定向及反射、透射 等特性。超聲波遙控是近距離遙控中的一種實際方法，人耳能夠聽到的聲音頻率大約為20Hz-20kHz，低 于20Hz和高于20kHz的聲音，人耳一般都聽不到，人把高于20kHz的聲波稱為 超聲波。它是一種機械振動波，可以在氣體 、液體和固體中傳播，在空氣中的傳播速度為340m/s，與光波、電磁波相比是非常緩慢的。超聲波具有方向性，即 傳播

8、的能量比擬集中，這一點與可聽見的聲波不同。另外，超聲波在傳播途中 假設遇到不同的媒介，大局部能量會被反射。超聲波測距的根本 原理同聲納回聲定位法的原理是根本一樣的，超聲波發(fā)生器不斷發(fā)射出40kHz 超聲波，并給測量邏輯電路提供一個短脈沖。超聲波接收器那么在承受到所發(fā)射超聲波遇障礙物反射回來的反射波后，也向測量邏輯電路提供一個短脈沖，再利用 雙穩(wěn)電路把上述兩個短脈沖轉化為一個方脈沖。方脈沖的寬度即為兩個短脈沖 之間的時間間隔。測量這個方波脈沖寬度就可以確定發(fā)射器與探測物之間的距 離。根據(jù)測量出輸出脈沖的寬度。即測得發(fā)射超聲波的時間間隔，從而就可求 出汽車與障礙物之間的距離S：S=1/2Ct 2-

9、1式中C超聲波音速 由于超聲波也是聲波， 故C即為音速。音速為C=式中 氣體的絕緣 體積系數(shù)空氣為1.4 P氣體的氣壓海平面為1.013*108Pa 0氣體的密度 空氣為/m3 對于1ml空氣，質量為 m，體積為V，密度。那么 C= = 2-2對于理想氣體，有 PV=RT 2-3 式中 R摩爾氣體常數(shù) T絕對溫度因此C=由于、R、m均為常數(shù)，故聲速C僅與溫度T有關，假設溫度不變，那么聲音 在空氣中的速率與氣壓無關。在0的空氣中，C0=/s。對于任意溫度下，有Ci/C0= / ,即Ci/在某一地區(qū)使用，因溫度變化不大，可以認為聲速是根本恒定不變的。確定了聲速，只要測得超聲波信號往返的時間，即可求

10、得距離。2.2 方案的擬定條件由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關，在使用時，如果溫度變化不大，那么可認為聲速是根本不變的。如果測距精度要求很高，那么應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。這就是超聲波測距儀的機理。其實超聲波的特性與普通聲音大致上沒有分別，但為何我們要用超聲波作測量手段？道理其實很簡單，因為在測量過程中，我們會不斷地發(fā)出強力的聲音訊號，試想想，假設這些訊號我們是聽得到的話，就如汽車按喇叭、火車拉笛的聲音，不斷的在身旁發(fā)生，不震耳欲聾才怪。所以只有選取人們聽不見，但又能音量強力的“超聲波，這樣周圍的群眾才可裝聾扮啞了。超聲波測量技

11、術其原理很簡單，就是利用回聲的反射原理，就如在一山谷叫一聲“你好嗎，不一會聽見好似有人學你的說話一樣“你.好.嗎.。人們正由此點，開發(fā)出超聲波測量技術。像自然界中，以蝙蝠都可算為代表了，在蝙蝠洞里既要覓食，又要用聲波測距，而要在洞內用超聲波測距是一件很困難的事情，很先進的科技產品也做不到。在空中，當聲音煽動空氣而向前傳遞訊息時，遇到大小不同、軟硬不一的物體時，其會產生相應強弱的反射聲音，而我們以頂峰值接收此反彈回來的聲音，計算其反彈的時間差距，從而可了解前面物體與你的距離，由其反彈的強弱，得知物體的大小，此為超聲波在空中測量的應用原理，一如在機場使用的雷達。超聲波距離傳感器采用壓電元件鋯鈦化鉛

12、，一般稱為RZT，這種傳感器的特點在于具有方向性，傳感器用蜂鳴器的紙盒為橢圓形，目的是使傳感器的水平特性寬，而且垂直方向受到限制。超聲波距離傳感器是利用“回聲現(xiàn)象制成汽車所用的倒車聲納系統(tǒng)，倒車時想車輛前方發(fā)射超聲波，測定超聲波遇到障礙物后返回的時間，再把這一時間置換成距離再加以顯示。超聲波比人耳能聽到的聲波頻率要高，具有方向性，并且只能檢測車輛前方的障礙物。它的功能是判定和顯示車輛前方有無障礙物，障礙物到汽車的距離以及障礙物的位置。當車后無障礙物時，隨著距離的增加，超聲波逐漸衰減，也就是說根據(jù)向車后發(fā)射的超聲波是否返回，可以判斷檢測范圍內有無障礙物。向車后發(fā)射的超聲波遇到障礙物返回時，測定所

13、需的時間，根據(jù)時間與距離成正比的關系，就可以判斷車到障礙物的距離。此外，車輛前方劃分為左中右三個區(qū)域，就可以判斷出障礙物在何處，四個超聲波發(fā)生器置于后減震器中，微機組件置于貨艙內，駕駛人員回頭時即可看到障礙物的顯示。超聲波距離傳感器和微機組件之間采用屏蔽線相連，因此消除了外部及外部傳入的干擾.2.3 模型的建立超聲波測距儀原理簡單，制作方便，本錢比擬低，但其作為高速行駛車輛上的測距傳感儀不可取，只要有兩方面的原因：一是超聲波的速度C受外界環(huán)境變化影響較大。在不同的溫度下，聲速是不同的，在-30-30變化為313-349m/s，而且聲速C還隨雨、霧、雪等天氣的變化而變化，不能準確測距。二是由于超

14、聲波能量是與距離的平方成正比而衰減的，故距離越遠，反射回的超聲波越少，靈敏度下降很快，從而使得超聲波測距方式只適用于較短距離。發(fā)射電路接收電路低頻調制器時鐘振蕩雙穩(wěn)計數(shù)器顯示電路障礙物 圖3 超聲波測距系統(tǒng)目前國內外一般的超聲波測距儀理想測量距離為4米-5米左右，因此一般只用汽車倒車防撞系統(tǒng)上。發(fā)射電路在發(fā)射受低頻調制的超聲波的同時，使雙穩(wěn)電路置位，此時計數(shù)器的閘門E被翻開，時鐘信號開場進入計數(shù)器，而當接收電路接收到發(fā)射波時雙穩(wěn)態(tài)電路復位，計數(shù)器閘門E被關閉，時鐘信號被切斷，數(shù)據(jù)被鎖存，然后經譯碼驅動器在顯示器上顯示被鎖存的數(shù)據(jù)，假設聲速為343m/s,那么時鐘振蕩器的頻率為34.3kHz時，

15、即可認為顯示器上的讀數(shù)是目標的距離，而事實上，時鐘振蕩器的頻率只需要17.15KHz，因為我們要考慮到聲波來回的雙倍時間。2.4 方案的擬定 測距報警器的電路原理框圖本設計由發(fā)射局部、接收局部、及報警局部組成見圖2。a.發(fā)射局部 由低頻調制器、雙穩(wěn)回路、40kHz振蕩器、功率發(fā)送器及發(fā)射探頭等組成。40kHz振蕩器受雙穩(wěn)態(tài)賄賂控制斷續(xù)送出經低頻調制器的信號，經功率放大器放大，由超聲探頭向車后發(fā)射。b.接收局部 由接收探頭、放大電路、整形回路、雙穩(wěn)回路組成。接收探頭接收到反射信號由放大器放大后，再送入施密特觸發(fā)器進展整形，然后輸入報警局部。 由近距檢測、平滑電路、觸發(fā)器及聲光報警器電路組成。因探

16、測到的反射波信號是一組脈沖信號，將其平滑后送入觸發(fā)器，一旦超過觸發(fā)閥值報警電路就接通，發(fā)出聲光報警。擴展局部虛線局部當電源電壓偏低時，同樣使報警電路導通發(fā)出聲光報警。另外在接通電源的同時接通語言報警電路，不斷放出：倒車，請注意“的語言報警聲。數(shù)字顯示局部虛線局部由時鐘振蕩器、計數(shù)器、譯碼器及顯示器組成。時鐘振蕩器一接通電源即開場振蕩，但只有計數(shù)器的閘門翻開時，它才能進入計數(shù)器被計數(shù)，一旦接收到反射波信號，即關閉閘門，數(shù)據(jù)被鎖存，經譯碼后通過顯示器顯示出來。發(fā)射 振蕩接收放大低調濾波雙穩(wěn)平滑計數(shù)器時鐘振蕩譯碼顯示觸發(fā)穩(wěn)壓生光報警障礙物電壓監(jiān)視語音報警電源 圖4 汽車倒車防撞測距報警器原理 工作原

17、理接通電源,40kHz振蕩器受雙穩(wěn)回路控制，置位時開場振蕩，同時受低頻調制器調制，雙穩(wěn)電路即復位，40kHz振蕩器停振，其間產生的經調制的超聲波信號經功率放大器放大后，通過發(fā)射探頭向空中輻射，遇到障礙物即反射回來按照反射角=入射角原那么。接收探頭接收到反射信號后即將此信號放大，然后送入施密特觸發(fā)器進展整形，使其成標準的觸發(fā)脈沖信號再送入另一雙穩(wěn)電路，此雙穩(wěn)電路在發(fā)射信號的同時被置位.(同時翻開了計數(shù)器的閘門，使時鐘振蕩器信號得以進入計數(shù)器，當接收到反射波信號后，此雙穩(wěn)電路復位，計數(shù)器閘門關閉，時鐘脈沖被制止輸入，鎖存器將進入計數(shù)器的脈沖個數(shù)鎖存，并經譯碼通過LED顯示器顯示出來.)此時即完成了

18、一次測距過程，此過程能自動重復進展，重復頻率受低頻調制器頻率控制，約幾KHz。另外，為了使儀器具有近距報警功能，特增設了近距RC平滑電路及觸發(fā)器，由RC電路將反射波脈沖進展平滑，送入一觸發(fā)器，一旦到達觸發(fā)電平閥值，即使報警電路導通，發(fā)出聲光報警。至此，本設計的各功能均是為駕駛員了解車后情況設置的，為了使車后的行人也同時知道汽車在倒車，及時躲避.2.5 根本概念理論根底，設計計算的主要方法和內容波動學定義：如果一個質點眼固定直線通過平衡位置往復運動，其對平衡的位移x隨時間t的變化可以表示為正弦或余弦函數(shù)x=Acoswt+a 2-4全振動-周而復始的一次循環(huán)t-做一次全振動的時間間隔因為x=Aco

19、st+a=Acost+T+a=Acost+a+2所以稱為振動的角頻率或圓頻率f=1/T=2/ 2-5A最大位移 a初相位b.兩個不同頻率平行的簡諧振動的合成振動方向一樣X1=Acos1t+a X2=Acos2t+a 2-6那么合成振動為:X =Acos1t+a+Acos2t+a =2Acos2-1t/2cos2+1t/2 2-7由上式可知：當1與2非常接近時，這時公式的第一項表示一個變化緩慢的簡諧振動，兩者的合成表示一個高頻振動受一個低頻振動的調制，稱為拍。 聲波物體的振動通過空氣的振動進入人耳聲音的范圍：3003.4kHz 寬帶為4kHz聲速：u=342m/s 受溫度影響T=273+t公式：

20、u=rRT/M1/2M氣體摩爾質量 R摩爾氣體常數(shù)r氣體摩爾熱容比 T273+t 超聲波傳感器 原理：發(fā)射發(fā)射器中壓電陶瓷和諧振片組成的振子，當交變電信號從引線加到發(fā)射器中，振子彎曲振動，驅動錐形口發(fā)出超聲波。2.5.4液體和氣體中的縱波速度u=/p1/2 2-8流體容量變彈性p流體或氣體的密度的意義：在壓強P，體積為V壓強P+P，V+V，那么dP=dV/V。 稀薄大氣中的聲速： 絕熱過程：振動非常快，熱量來不及傳開 u=rp/p1/2 2-92.6 元件選擇清單型號名稱數(shù)量備注MA40EIS超聲波發(fā)射器1MA40EIR超聲波接收器1CX20216紅外線接收模塊1單列，八腳CD40106六施密

21、特觸發(fā)器1CD4013雙D觸發(fā)器1NE555定時器2LED發(fā)光二極管1CA3410運算放大器1揚聲器12N4181二極管2電阻，240，620，300，100，47K，22K，10K3，180K，200K，30K電位器22K，10K電容F3，1000pFF4，330pF，250pF，電解電容1F1, 47F, 100F, F表1 元件清單 具體器件參數(shù)見附錄。2.7 實驗安裝 在實驗初期，把電路元件安裝在數(shù)字實驗箱上進展模擬實驗，40kHz超聲波發(fā)射電路是實驗最主要的一局部，只有調制出這個40kHz超聲波才可以做后續(xù)實驗，超聲波的發(fā)射電路見圖5：圖5 40Hz超聲波發(fā)射電路在實驗的過程中，電阻

22、R5的大小影響輸出波形的范圍：當R5 為47K時，頻率從10.868kHz-26.050kHz; 改變到8.2 K時，調節(jié)范圍增大到21.243 kHz -70.183 kHz，改變滑動觸頭那么可調到40KHz，波形見圖6：圖6 發(fā)射信號波形f=40.124kHz實驗箱上模擬在示波器上顯示出如上信號的方波，然后將后續(xù)承受電路安裝上，進展下一步實驗，低頻調制信號見圖7：圖7 低頻調制信號波形f=4.96 kHz 由CD40106的4引腳出來的信號見圖8：圖8 CD40106的4引腳出來信號波形f=4.5 kHz CD4013的一腳出來信號見圖9：圖9 CD4013的一腳出來信號波形f=4.65

23、kHz 報警局部的電路圖如圖10： 圖10 聲光報警器的電路31 系統(tǒng)安裝與調試實驗焊接完畢后就應該根據(jù)設計線路圖進展調試，以便檢測其實際的性能。調試過程是利用符合指標要求的各種電子測量儀器，對安裝好的電路或電子裝置進展調整和測量，以保證電路或裝置正常工作。因此調試必須按一定的方法和步驟進展。不通電檢查電路安裝。認真檢查接線是否正確，如多線，少線或錯線，尤其是電源線不能接錯或接反。查線方法：按照設計電路接線圖檢查安裝電路，在安裝好的電路中按電路圖一一對照檢查連線，在檢查中要對已經檢查過的連線做標記，使用萬用表對檢查連線很有幫助。直觀檢查電源，地線，信號線，元器件接線端之間有無短路，聯(lián)線處有無接

24、觸不良，有極性元器件引線短有無接錯，反接等，集成塊是否插對。通電觀察。把經過準確測量的電源電壓參加電路，但暫不接入信號源信號。電源接通后，首先觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙，異常氣味。觸摸元件是否發(fā)燙，電源是否短路等。如果出現(xiàn)異常，應立即切斷電源，排除故障后，才可重新通電。調試過程中，不但要認真觀察和測量，還要認真記錄。包括記錄觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)，波形及相位關系。必要時在記錄中應附加說明，尤其是那些和設計不符的現(xiàn)象更是記錄的重點。依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)才能把實際觀察到的現(xiàn)象和理論預見的結果加以定量比擬，從中發(fā)現(xiàn)問題，加以改良，最終完善設計方案。通過收集第一手資料，可以幫助自己積累實際經歷，切不可低

25、估記錄的重要作用。實驗結果：數(shù)據(jù)記錄分析處理連續(xù)測量十次數(shù)據(jù)分別是：L1=，L2=，L3=，L4=，L5=，L6=，L7=，L8=，L9=，L10=。求其平均數(shù)數(shù)為：=2.07 mL1=，L2=-，L3=-，L4=-，L5=-，L6=，L7=，L8=，L9=，L10=。方差：S2(L)=2均方差S2 = S2(L)/10=4.課程設計體會與總結在分析了汽車倒車防撞系統(tǒng)的根本設計原理以及目前國內外此類防撞系統(tǒng)存在的問題后，詳細的介紹了超聲波測距系統(tǒng)以及根據(jù)該系統(tǒng)設計的原理、方法和步驟，研制的汽車倒車防撞報警器。本文設計的汽車倒車防撞報警器吸取了國內外各種報警器構造簡單、性能優(yōu)良、造價低廉等局部特

26、點，并結合汽車電子工業(yè)開展方向而設計的，它具有以下功能：a.倒車時能自動測出車尾與最近障礙物間的距離。2米時，發(fā)出報警聲提醒駕駛員注意剎車。c.在倒車過程中，實現(xiàn)實時報警。但由于實驗時間短暫和某些芯片的原因，實驗結果不是很理想，報警距離有所增加，在2米左右的時候就開場報警，而且距離越進那么聲音越急促，響聲不連續(xù)，實時報警未能實現(xiàn)。方案的補充、擴展a.如果將報警器加以改良開展，使其可以在倒車時能重復發(fā)出“倒車，請注意的語言警告聲提醒行人注意。b.在聲光報警之后再加上一個報警電路， 隨時監(jiān)測蓄電池電壓，當電壓低于11.2V時，發(fā)出聲光警告聲提醒駕駛員注意充電，以保證儀器及汽車能正常工作。c.參加數(shù)

27、據(jù)采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)倒車過程中，駕駛員不回頭便可看到車后情況。附錄集成電路芯片及電路元件的介紹1cx202161.1 元件參數(shù)單列8腳封裝,電源電壓=17V,輸入電壓=5Vp-p,低電平輸出電壓=0.2V,電源增益=79dB,靜態(tài)工作電流=1.8mA,功耗=0.6W,工作溫度=-2075,貯存溫=-551501.2 CX20106A其引腳功能如下：1)信號輸入端2)調整預放大器增益及頻率特性3)連接檢波電容4)接地5)調整中心頻率6)連接噪聲濾波電容器7)信號輸出8)電源電壓外形如圖10：圖10 CX20106A管腳單列直插8腳或圓筒8腳封裝，電源電壓2-18V，開環(huán)電壓100dB，輸入偏置電

28、流5pA，轉換速率9V，輸出電壓13 V。2.超聲波傳感器2.1 MA40EIS/EIR超聲波發(fā)射/接收傳感器超聲波是一種彈性介質種的機械振蕩，它兩種形式；橫向振蕩波和縱向振蕩波。超聲波可以在氣體，液體，固體物質中傳播，但是其傳播速度不同。它也有折射，反射現(xiàn)象，且在傳播過程中椰油衰減，在氣體中傳播時衰減快，傳播距離近；在液體固體中傳播衰減慢，傳播距離遠。常見在空氣中的傳播頻率為幾十千赫茲，而在液體和固體中傳播頻率相對較高。由于超聲波具有功率大，穿透力強，傳播定向性好等優(yōu)點，因此可以應用于很對領域，可實現(xiàn)加熱，清洗，霧化，測距，遙控許多功能，利用超聲波的的特點，可以做成各種超聲波傳感器.2.2

29、外形電路符號以及內部構造 外形 符號 內部構造圖9 超聲波傳感器外形、符號、內部構造1、2為雙壓電晶片振子，3、4為兩極，5為圓錐共振板2.3 電氣參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值工作中心頻率40KHz1 KHz聲壓電平(距離30CM,輸入電壓10V)在中心頻率時大于106dB帶寬MA40EIS在100dB時大于1.5 KHz帶寬MA40EIR在-80dB時大于2.0 KHz靈敏度MA40EIS大于100dB靈敏度MA40EIR-74dB電容pF220020%在1 KHz時發(fā)送器最大輸入20V接收器接收角度約為60溫度特性-30+80范圍內靈敏度變化在-10dB以內表2 電氣參數(shù)和特性2.4 工作原理及應用

30、當施加與超聲波傳感器兩極上40KHz的振蕩脈沖時，發(fā)射器的工作腔內發(fā)生振蕩效應,產生40KHz的超聲波振蕩機械波向空中輻射，接收傳感器回收到40KHz的超聲波振蕩波時，接收器中的諧振腔和外部40KHz的超聲波發(fā)生共振，將超聲波轉換成電信號去控制電子電路工作，從而到達遙控目的。由于超聲波換能器收發(fā)信號均是40KHz頻率，所以只有40KHz的超聲波產生即可被接收器接收。此類遙控接收器根本工作應用電路類型分為三種：a直射型，應用于遙測以及報警電路b別離反射型，主要應用于測距，料位測量電路c 反射型，應用于材料的探傷，測厚電路3.1 根本工作方式CD4013是CMOS雙D觸發(fā)器，其管腳排列如圖，內部有

31、兩個完全一樣的D觸發(fā)器FF1和FF2。D 為輸入端，CP為時鐘脈沖輸入端，Q和Q為互補的輸出端，S 為置位端，R復位，VDD和VSS分別為電源正負端。功能表如下，有表可見，當R=S=0時，在CP 上升沿作用下，Q與D狀態(tài)一樣。也就是將D端數(shù)據(jù)置入觸發(fā)器，當R=S=1時，Q=1；R=1，S=0時，Q=0稱為直接置1，和直接0，無需CP 和D配合。CPDRSQn+101001000 x00Qnxx100 xx011表3 CD4013功能表 FF2FF1 圖11 CD4013 管腳排列4.1 根本工作原理它是一種時基電路，能在4.5-18V電源下工作，輸出電平可與TTL，CMOS，HTL邏輯電路兼容，振蕩精度與外接元件特性有關，具有200MA的吸收或供出電流，可直接推動揚聲器，電感等低電阻負載。555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩(wěn)、多諧