超聲波測(cè)距開題報(bào)告

1、一、課題來源及研究的目的和意義：目的：設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波測(cè)距儀。要求能夠?qū)崿F(xiàn)利用超聲波進(jìn)行距離測(cè)量，測(cè)量時(shí)以 被測(cè)物體無直接接觸，能夠活晰穩(wěn)定的顯示測(cè)量結(jié)果?？捎枚∪缙嚨管囂嵝?、液位、 井深、管道長度的測(cè)量等場(chǎng)合，也可應(yīng)用丁汽車倒車?yán)走_(dá)、航海、宇航、石油化工等工 業(yè)領(lǐng)域。意義：超聲波測(cè)距是一種利用聲波特性、電子計(jì)數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)非接觸 式距離測(cè)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(yuǎn)，因 而超聲波經(jīng)常被用丁距離的測(cè)量，利用超聲波檢測(cè)距離設(shè)計(jì)比較簡單，計(jì)算處理也比較 簡單,并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)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(qiáng)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(cè)距都做得比較好。利 用超聲波測(cè)距往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易丁做到實(shí)時(shí)控制。具有廣泛的應(yīng)用前 景。二、超聲波測(cè)距優(yōu)缺點(diǎn)超聲波測(cè)距應(yīng)用丁各種工業(yè)領(lǐng)域，如工業(yè)自動(dòng)控制，建筑工程測(cè)量和機(jī)器人視覺識(shí) 別等方面。超聲波作為一種檢測(cè)技術(shù)，采用的是非接觸式測(cè)量，由丁它具有不受外界因 素影響，對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，且操作簡單、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。這 些特點(diǎn)可使測(cè)量儀器不受被測(cè)介質(zhì)的影響， 大大解決了傳

3、統(tǒng)測(cè)量儀器存在的問題，比如, 在粉塵多情況下對(duì)人引起的身體接觸傷害，腐蝕性質(zhì)的被測(cè)物對(duì)測(cè)量儀器腐蝕，觸電接 觸不良造成的誤測(cè)等。此外該技術(shù)對(duì)被測(cè)元件無磨損，使測(cè)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(dòng)的強(qiáng)度。因此，利用超聲波檢測(cè)既迅速、 方便、計(jì)算簡單，乂易丁實(shí)時(shí)控制，在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。然而超聲波測(cè)距在實(shí)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(huì)隨 距離的增大而呈指數(shù)規(guī)律衰減，遠(yuǎn)目標(biāo)的回波信號(hào)幅度小、信噪比低，用固定閥值的比 較器檢測(cè)回波，可能導(dǎo)致越過門檻的時(shí)間前后移動(dòng)，從而影響計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性，這必然會(huì) 影響到測(cè)距的準(zhǔn)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(hào)被展寬，也使測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差，影響了測(cè)距的分辨率。其他如溫度，風(fēng)速等也會(huì)對(duì)測(cè)量造成一定的影響。三、超聲測(cè)距技術(shù)簡介:1.超聲波測(cè)距原理超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇 到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測(cè)距的公式表示為：L=CX T(1.1)-2 -如溫度對(duì)聲速的影響，時(shí)間測(cè)量的精度等。0圖1.1超聲波測(cè)距板原理圖離傳播的時(shí)間誤差引起的

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