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本文阐述了超声波测距原理,介绍了如何用单片机实现高
3 X4 Q4 h, R9 H( X+ k, i* w4 Y精度超声波测距的具体电路，分析了其各单元工作原理，并给
6 E. B& |$ B1 t3 A! I3 u出了其程序流程图和源程序。
5 H5 V% v8 H- _/ N3 d超声波测距原理
3 M! v# w. L# ]9 C为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了许多超声
: l& S7 h& I' c1 M* H8 z( Q波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类:一类是
+ H9 w( V6 z! X, i- t1 t8 u用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气
. W, J# g+ ^: I7 Q1 [, [方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统1 ~2 B# [3 j9 b4 R, [ S9 W" V
笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和
2 O8 U# P; D6 t4 x" t1 I' c声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是% ~/ }0 O( p1 |2 Y; q. J
压电式超声波发生器。压电式超声波发生器实际上是利用压电; B6 z" j# ]! ^$ R9 R7 S! Y7 S5 R8 r
晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示，它
+ J# I0 g7 e0 B& G& _ U有两个压电晶片和一一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其; v2 }+ b0 e9 \+ k) Y; H! K. _
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，
! B) v- Y6 u8 j l; Q2 ~并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外7 [: G/ ^9 L5 V5 W
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9 ^3 H( D9 K# E( s
机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。
8 _; k6 ]6 T9 N在超声探测电路中，在发射端得到输出脉冲为--系列方0 ]9 S5 ^7 D+ t9 H: K
波，这一系列方波的宽度为发射超声与接收超声的时间间隔，# X+ ^" }- J0 [) R# S$ B: G/ F" }
显然被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲的个数与被测
l- Z5 ~. `/ V距离成正比。超声测距大致有以下方法:8 Q7 Q5 {: H% O9 Y3 A
①)取输出脉冲的平均值电压，该电压(电压的幅值基本固
$ ]+ m! l- V& P; Y3 M, a$ G7 \定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;, W/ a2 \5 ^( E4 R: \- \
日测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时& S. P+ J/ s$ V/ A2 j
间间隔t。因此,被测距离为S=1/2vt。6 Z- G- T: v7 i9 x* E6 W
本测量电路采用第二种方案。! `% C7 l. f9 _* ]' N% Z
由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，附表列
6 }# a3 m' i3 I. ?- E6 a
7 Q0 T: u" Z" p" ~' p- K2 s1 c$ ?& I% w" _- d, P0 h: H
: X O" B1 L+ i
附件下载：
6 a4 ^9 g6 P0 W' @1 I2 T/ ^) N8 D+ P" j$ e3 `
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发表于 2020-7-2 18:46
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