超聲波測(cè)距-文獻(xiàn)綜述

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述第1頁(yè)共8頁(yè)超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述摘要：超聲測(cè)距技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、車(chē)輛導(dǎo)航、水聲工程等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，目前已應(yīng)用于物位測(cè)量、機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航以及空氣中與水下的目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別、定位等場(chǎng)合。因此，深入研究超聲的測(cè)距理論和方法具有重要的實(shí)踐意義。系統(tǒng)介紹了硬件和軟件兩個(gè)方面。在硬件方面，圍繞單片機(jī)展開(kāi)，設(shè)計(jì)了具有通信、預(yù)處理等接口的硬件電路，完成對(duì)回波數(shù)據(jù)的采集、處理、上傳等功能，并利用單片機(jī)片

2、內(nèi)的溫度傳感器采集環(huán)境溫度，對(duì)聲速做出修正；在軟件方面，利用Matlab仿真工具構(gòu)造發(fā)射信號(hào)和回波數(shù)據(jù)對(duì)互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法、偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻測(cè)距和LMS自適應(yīng)時(shí)延估計(jì)算法進(jìn)行仿真，分析了仿真結(jié)果和上述算法的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法為超聲測(cè)距處理算法。關(guān)鍵詞：超聲波、測(cè)距儀、單片機(jī)1.1.前言前言超聲測(cè)距指的是利用超聲波的反射特性進(jìn)行距離測(cè)量，在車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航、機(jī)器入的定位和對(duì)象識(shí)別、海洋水聲以及工業(yè)距離的測(cè)量方面具有重要意義。常見(jiàn)的測(cè)距

3、原理和方法主要有脈沖回波法和相位差法兩種。相位差法與脈沖回波法的不同體現(xiàn)在對(duì)回波的處理方式上，由超聲波換能器接收端獲得調(diào)制聲波的回波，經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)換后，得到與放大的相位完全相同的電信號(hào)，此電信號(hào)放大后與光源的驅(qū)動(dòng)電壓相比較，測(cè)得兩個(gè)正弦電壓的相位差，根據(jù)所測(cè)相位差就可算得所測(cè)距離。由于采用的是相位比較，使得測(cè)距精確度大大提高，但這種方法本身存在明顯的缺陷。由于相位測(cè)量存在以2n為周期的多值解，從而容易造成解的不確定性。為了消除多解，常常

4、需要引入包絡(luò)檢測(cè)和采用發(fā)射多種不同頻率波的方式減小不確定度，這就使得該方法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化。2.系統(tǒng)方案比較與選擇2.1利用分立模塊的超聲波測(cè)距儀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述第3頁(yè)共8頁(yè)時(shí)的同步；當(dāng)接收信號(hào)的最后一個(gè)脈沖到來(lái)后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。雙向超聲波測(cè)距儀的系統(tǒng)主要有幾下部分組成（如圖2所示）：LED顯示模塊，AT89C51芯片，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接收模塊，電源模塊等五大模塊組成。圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖優(yōu)點(diǎn)：雙向測(cè)距，精度高，功耗低。在電

5、路中我們采用PIC芯片它的優(yōu)點(diǎn)是：精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高；徹底的保密性；其引腳具有防瞬態(tài)能力，通過(guò)限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連，無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便?；谏鲜鰞煞N方案的比較，方案一，測(cè)量盲區(qū)較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穩(wěn)定性不高。方案二，能進(jìn)行雙向測(cè)距，精度高，功耗低，模塊簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高。所以選用方案二。3.3.方案設(shè)計(jì)與論證方案設(shè)計(jì)與論證3.1系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩

6、慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動(dòng)化的使用要求。超聲波發(fā)生器可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類(lèi)是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)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。目前在近距離測(cè)量方面常用的是壓電式超聲波換能器。根據(jù)