傳感器技術(shù)之超聲波傳感器

1、傳感器技術(shù)與應(yīng)用福州大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)祝張學(xué)號(hào)：110800730tel：132550565661超聲波傳感器的原理與超聲波傳感器的原理與智能超聲波測(cè)距測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)智能超聲波測(cè)距測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：摘要：本文較為系統(tǒng)的介紹了超聲波傳感器的原理，并利用超聲波傳感基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)了具有測(cè)距和測(cè)溫雙重功能的系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：超聲波、超聲波傳感器、超聲波測(cè)距、超聲波測(cè)溫、智能系統(tǒng)1、超聲波傳感器的原理超聲波傳感器的原理超聲波的定義與性質(zhì)：超聲波是一

2、種機(jī)械波，它是一種能夠在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械振蕩，是由于介質(zhì)間相互接觸的振蕩引起的。這樣的機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程稱為機(jī)械波、波動(dòng)、彈性波或聲波。而超聲波就是指頻率高于20kHz的機(jī)械波。通常超聲波有幾種不同的波形：1、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與傳播方向一致的縱波。2、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與傳播方向垂直的橫波。3、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)介于縱波與橫波之間沿著表面?zhèn)鞑サ谋砻娌??？v波在固體、液體與氣體中均能傳播所以為了能測(cè)量不同狀態(tài)下的物理量我們一般使用縱波，所以本文主要描

3、述縱波。橫波與表面波只能在固體中傳播，使之使用范圍受到限制。此外還有蘭姆波，由于筆者在實(shí)驗(yàn)中沒有驗(yàn)證過所以不做敘述，有興趣著可以自己查閱相關(guān)資料。超聲波在介質(zhì)中的傳播速度以下簡(jiǎn)稱聲速，本文中的聲速特指超聲波在對(duì)應(yīng)介質(zhì)中的傳播速度。聲速依賴于介質(zhì)的密度與其彈性模量，因此，對(duì)特定的介質(zhì)，彈性模量和密度為常數(shù)，故聲速也是常數(shù)。不同的介質(zhì)，有不同的聲速。液體中縱波聲速為：??kV氣體中縱波聲速為???0PV固體中縱波聲速為???EV傳感器技術(shù)與

4、應(yīng)用福州大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)祝張學(xué)號(hào)：110800730tel：1325505656632、智能超聲波測(cè)距、氣體測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)智能超聲波測(cè)距、氣體測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)超聲波氣體測(cè)溫原理：在一定溫度下，聲速是一個(gè)常數(shù)。它依賴于氣體的靜態(tài)壓強(qiáng)、熱容比和密度。而這三個(gè)量都和溫度相關(guān)。通過如下公式推導(dǎo)有：??????????????????RTVP00體體VMPVRMVT??2為氣體摩爾體積，M為氣體摩爾質(zhì)量，T為溫度。體V該過程將超聲波的傳播認(rèn)為是絕熱過

5、程，其中，R是氣體常數(shù)，vpCC??可得，于是我們只要去確定比例系數(shù)之后確定測(cè)出V就能得出溫度了。2VT?下面開始我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)：以上是我們采用原理圖。我們能夠得到近似的公式，通常我們2222????????dls要測(cè)量的溫度是室內(nèi)的溫度所以l的長(zhǎng)度是足夠的。其實(shí)如果object是墻的話那么我們的公式就不存在近似了。同時(shí)通過原理圖，讀者也都猜出我所采用的方案了吧？沒錯(cuò)，我將采用脈沖傳播時(shí)間測(cè)量法。當(dāng)然之所以采用這個(gè)方法的原因是我選擇使用5