1樓:純潔曉風
超聲波指向性強
bai,在介du質中傳播的距離zhi較遠,因而超聲波經常用dao於距離專
的測量,如測距儀和物
屬 位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制,並且在測量精度方面能達到工業實用的要求,因此在移 動機器人的研製上也得到了廣泛的應用。
為了使移動機器人能自動避障行走,就必須裝備測距系統,以使其及時獲取距障礙物的距離資訊(距離和方向)。本文所介紹的三方向(前、左、右)超聲波測距系統,就是為機器人瞭解其前方、左側和右側的環境而提供一個運動距離資訊。
超聲波測距的原理
2樓:匿名使用者
1、 超聲波發生器
為了研究和利用超聲波,人們已經設計和製成了許多超聲波發生器。總體上講,超聲波發生器可以分為兩大類:一類是用電氣方式產生超聲波,一類是用機械方式產生超聲波。
電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等;機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、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生器。
2、壓電式超聲波發生器原理
壓電式超聲波發生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發生器內部結構如圖1所示,它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈衝訊號,其頻率等於壓電晶片的固有振盪頻率時,壓電晶片將會發生共振,並帶動共振板振動,便產生超聲波。
反之,如果兩電極間未外加電壓,當共振板接收到超聲波時,將壓迫壓電晶片作振動,將機械能轉換為電訊號,這時它就成為超聲波接收器了。
3、超聲波測距原理
超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,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停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據計時器記錄的時間t,就可以計算出發射點距障礙物的距離(s),即:s=340t/2 。
這就是所謂的時間差測距法。
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,測量聲波在發射後遇到障礙物反射回來的時間,根據發射和接收的時間差計算出發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=c×t
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為發射到接收時間數值的一半)。
超聲波測距主要應用於倒車提醒、建築工地、工業現場等的距離測量,雖然目前的測距量程上能達到百米,但測量的精度往往只能達到釐米數量級。
由於超聲波易於定向發射、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,但是目前國內的超聲波測距專用積體電路都是隻有釐米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產生的原因,提高測量時間差到微秒級,以及用lm92溫度感測器進行聲波傳播速度的補償後,我們設計的高精度超聲波測距儀能達到毫米級的測量精度。
超聲波測距誤差分析
根據超聲波測距公式l=c×t,可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。
時間誤差
當要求測距誤差小於1mm時,假設已知超聲波速度c=344m/s (20°C室溫),忽略聲速的傳播誤差。測距誤差s△t<(0.001/344) ≈0.
000002907s 即2.907μs。
在超聲波的傳播速度是準確的前提下,測量距離的傳播時間差值精度只要在達到微秒級,就能保證測距誤差小於1mm的誤差。使用的12mhz晶體作時鐘基準的89c51微控制器定時器能方便的計數到1μs的精度,因此係統採用89c51定時器能保證時間誤差在1mm的測量範圍內。
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係,如表1所示。
已知超聲波速度與溫度的關係如下:
式中: r —氣體定壓熱容與定容熱容的比值,對空氣為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 —絕對溫度,273k+t°C。
近似公式為:c=c0+0.607×t°C
式中:c0為零度時的聲波速度332m/s;
t為實際溫度(°C)。
對於超聲波測距精度要求達到1mm時,就必須把超聲波傳播的環境溫度考慮進去。例如當溫度0°C時超聲波速度是332m/s, 30°C時是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°C的環境下以0°C的聲速測量100m距離所引起的測量誤差將達到5m,測量1m誤差將達到5cm。
3樓:yzwb我愛我家
超聲波測距原理是通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時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停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離s ,即:
這就是所謂的時間差測距法。
由於超聲波也是一種聲波, 其聲速c與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大, 則可認為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 米/秒,但其傳播速度v 易受空氣中溫度、溼度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大,如溫度每升高1 °C, 聲速增加約0.
6 米/ 秒。如果測距精度要求很高, 則應通過溫度補償的方法加以校正(本系統正是採用了溫度補償的方法)。已知現場環境溫度t 時, 超聲波傳播速度v 的計算公式為:
聲速確定後, 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。
4樓:愛我愛林林
超聲波測距原理是在超聲波發射裝置發出超聲波,它的根據是接收器接到超聲波時的時間差,跟迴音差不多,與雷達測距原理相似。
超聲波知識:
超聲波是一種頻率高於20000赫茲的聲波,它的方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠,可用於測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。
超聲波應用:
除溼器,清洗機,粉碎機,**機,旋轉蒸發器等。
超聲波測距的原理是什麼?
5樓:愛我愛林林
超聲波測距原理是在超聲波發射裝置發出超聲波,它的根據是接收器接到超聲波時的時間差,跟迴音差不多,與雷達測距原理相似。
超聲波知識:
超聲波是一種頻率高於20000赫茲的聲波,它的方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠,可用於測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。
超聲波應用:
除溼器,清洗機,粉碎機,**機,旋轉蒸發器等。
6樓:山芝臧柔惠
超聲波測距原理是通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時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停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離s ,即:
這就是所謂的時間差測距法。
由於超聲波也是一種聲波, 其聲速c與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大, 則可認為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 米/秒,但其傳播速度v 易受空氣中溫度、溼度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大,如溫度每升高1 °C, 聲速增加約0.
6 米/ 秒。如果測距精度要求很高, 則應通過溫度補償的方法加以校正(本系統正是採用了溫度補償的方法)。已知現場環境溫度t 時, 超聲波傳播速度v 的計算公式為:
聲速確定後, 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。
7樓:裴河賴又琴
相位檢測法是通過測量返回波與發射波之間相差多少相位,判斷距離;聲波幅值檢測法是看回波的幅度大小,判斷距離;渡越時間檢測法是通過回波的返回時延判斷距離;
個人認為,相位檢測法最精確,但是測量距離也較短,電路複雜;幅度法最簡單最廉價,也最不精確;時間檢測法是居中的,也不太複雜,測量距離、精度也都不錯,所以應用比較廣泛。
8樓:淦菀歐陽陽冰
原發布者:天成資訊
幾種常見的超聲波測距原理圖 超聲波測距原理 超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,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停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據計時器記錄的時間t,就可以計算出發射點距障礙物的距離(s),即:s=340t/2。
這就是所謂的時間差測距法。 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,測量聲波在發射後遇到障礙物反射回來的時間,根據發射和接收的時間差計算出發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=c×t 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為發射到接收時間數值的一半)。 超聲波測距主要應用於倒車提醒、建築工地、工業現場等的距離測量,雖然目前的測距量程上能達到百米,但測量的精度往往只能達到釐米數量級。
由於超聲波易於定向發射、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,但是目前國內的超聲波測距專用積體電路都是隻有釐米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產生的原因,提高測量時間差到微秒級,以及用lm92溫度感測器進行聲波傳播速
9樓:利茂連天韻
不是收到回波才計時,
你是受模組的中文資料誤導了。
模組傳送超聲波後就立馬產生了高電平脈寬的前沿,收到回波後產生脈寬的後沿。
建議儘量看英文原版的
產品pdf手冊
超聲波測距儀的基本原理是什麼?
10樓:北京理工大學出版社
由於超聲波也是一種聲波,其聲速v與溫度有關。在使用時,如果傳播介質溫度變化不大,則可近似認為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。
如果對測距精度要求很高,則應通過溫度補償的方法對測量結果加以數值校正。聲速確定後,只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。
鐳射測距儀和超聲波測距儀的區別超聲波測距儀和鐳射測距儀有什麼區別
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，測量聲波在發射後遇到障礙物反射回來的時間，根據發射和接收的時間差計算出發射點到障礙物的實際距離。超聲波測距儀由超聲波發生電路 超聲波接收放大電路 計數和顯示電路組成。鐳射測距儀，是利用鐳射對目標的距離進行準確測定的儀器。鐳射測距儀在工作時向目標射...
超聲波測距儀和鐳射測距儀有什麼區別
你好 兩種測距儀測量的原理不同,超聲波測距儀是利用蝙蝠仿生原理,通過聲波反射來測量距離,鐳射測距儀是利用調製鐳射的某個引數對目標的距離進行準確測定。鐳射測距儀和超聲波測距儀的區別 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,測量聲波在發射後遇到障礙物反射回來的時間,根據發射和接收的時間差計...
求超聲波測速原理
1 用超聲波測距抄，然後根襲據時間差計算速度，一般用於測試速度不是太快的，如汽車速度 2 根據多普勒頻移原理測速，一般測試速度較快的，如運動的網球 樓上的行家說的對，觀點我基本認同。不過，題目是 求超聲波測速原理？所以就原理而言，超聲波測車速是沒問題的，和實際應用是兩個概念，要是使用中如樓上所說，確...