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超声波传感器和超声波测距原理分析
发布时间:2024-02-10 04:31:07   来源:安博体育入口

  人类耳朵能听到的声波频率为20HZ~20KHz。当声波的振动频率大于20KHz或小于20Hz时,我们便听不见了。因此,我们把频率高于20KHz赫兹的声波称为“超声波”。因其方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、、农业上有很多的应用。如超声波清洗机,超声波加湿器,医学检查B超,彩超,超声波探伤仪等。

  声音是由振动产生的,能够产生超声波的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小,如直径和厚度也各不相同,因此每个探头的性能是不同的,使用前必须预先了解它的性能。

  常用的是压电式超声波发生器,是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波传感器探头内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换成超声波发射出去;而在接收时,则将超声振动转换成电信号。

  最常用的超声测距的方法是回声探测法,如下图,超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时计数器开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来,超声波接收器收到反射回的超声波就立马停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物面的距离s,即:s=340t/2

  超声波发射电路:由555定时器产生40KHZ的脉冲信号,加到超声波探头的引脚上,使内部的压电晶片产生共振,向外发射超声波。

  超声波接收电路: 由于超声波接收探头产生的电信号非常弱,有必要进行放大处理,下图,由晶体管运算放大器LM324构成放大电路,对接收信号放大后,驱动继电器。

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  自发射至接收往返时间的计时,单片机选用8751,经济易用,且片内有4K的ROM,便于编程。电路原理图如图2

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  实例软件STM32CubeMX,keil5,野火串口调试助手硬件stm32f103vet6开发板,J-Link,

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  系统,就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。

  发射、接收、换能元件本身又具有单峰特性(见图1),因此也增强了它的抗干扰性能。图1

  元器件,一个用于发射,一个用于接收。电路板上有4个引脚:VCC (正极)Trig(触发

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  、接收反射波并计算发射与接收之间的时间来确定该值。由于其独特的运行特性,距离测量

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  的原理——就是听回声,举个例子,你对着山喊一声:啊~~~,然后计时,等你听到回声就停止计时,然后用音速乘时间就算出了距离。在

  在发射后遇到障碍物反射回来的时间,根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

  记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2 图1

  与障碍物之间的距离,最后根据距离对轮椅的行驶安全来进行判断,并做出相应动作。原理如图3所示。图3

  采用最新的MEMS(微电子机械系统)技术,可适应多种环境要求,是一种高性能机械

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  在气体、液体及固体中以不同速度传播,定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。且

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  系统[J].科学技术与工程,2010,10(3):763-764.[2] 刘玉梅,张清志.基于

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  的好坏可以照图1所示,搭一个音频振荡电路,当C1为390OμF时,在反相

  DS18B20对温度实时监测。采用四位共阳数码管显示,分度值为1cm。整个电路采取模块化设计,由主程序、温度补偿模块、

  直接显示在数码管上,距离超过20cm就显示三个A,否则显示正常的距离值。提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考一、51

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