超声波测距系统【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电子信息工程超声波测距系统前言：人能听到的声音频率为20Hz~20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称为超声波。由于超声波具有较强的指向性，且在传播中能量消耗较慢，所以在介质中传播较远，因此超声波经常被用在距离的测量上，如物位测量仪和测距仪等都可以由超声波进行实现。超声波在空气中的传播速度为340米/秒（因温度大小会有规律变化），因此，如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开

2、关相结合来实现非接触式距离测量的方法，不受光线、被测对象颜色等的影响，相比较与其它仪器而言更为卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，并且具有维护简单、无污染、可靠性高、寿命长等特点，可应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。且可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，可直接显示各种液位罐的液位、料位高度等【12】。主题：现在认为，超

3、声波最先是从1876年F.Galton的气哨实验开始，这是人类首次产生高频声波。在以后30年内，人们对超声波仍然了解的比较少，发展较为缓慢，没有重视对超声波的研究。在第一次世界大战中，超声波的研究才慢慢的受到各国的重视。这时期法国人Langevin使用了一种晶体传感器，并使其在水下接收一些相对低频率的超声波，并且提出是否可以使用超声波来对水中的潜艇进行检测或者在水下利用超声波进行通信【16】。在1929年，前苏联科学家Sokolov最先提出了利用超声波探进行检查金属物内部是否存在缺陷的想法【17】。在间隔两年后，德

4、国人Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，但是他却没有在这方面进行深入的探索研究。在1934年Sokolov发表了关于超声波在液体槽子里用穿透法作实物试验的结果，使用了多种方法进行实验，用来检测穿过试验物品的超声波中含有的能量，在这些方法中最为简单的是使用光学方法观察液体表面由超声波形成的波纹的大小。之后德国人Bergrnann发布了关于超声波的经典著作《uLTRAsoNIC》，在该著作中对超声波早期的大量资料进行了详细的论述，这本著作也一直被认为是超声波领域中的经典之一。后来，美国的Firesto

5、ne【18】和英国的Sproulels【19】两人对超声波脉冲回波探伤仪进行了首次介绍，并使超声波检测技术发展到了更为重要的一个阶段。在各种各样的超声波检测系统中，这是最为成功的一种检测系统，因为它具有最广泛的代表性，而且其检测结果也是最容易解释的。超声波脉冲回波探伤示意图这种方法除了可用于手工检测外，还可以和各种先进的系统进行联用。直至当前，在超声无损检测中，脉冲回波系统仍然是应用最为广泛的一种。在50年代由于雷达的快速发展大大的促进了超声波技术的发展；而后随着电子技术的不断快速发展，又使超声波的发展又有了一次快

6、速的飞跃。超声波被广泛的应用于医疗诊断、无损检测及工业控制中。在60年代，随着新材料新技术的应用以及对超声波的深入研究，产生了一些超过100GHz的超高频超声波。且这些超高频的超声波在通信、物理学基础研究和计算机技术等领域当中都开始得到逐渐得应用【5】。在1992年FigneroaJ.F给出一种新的超声回波计时方式，这种方法利用相位、峰值相加从而得到回波时延冈。利用这种测量方法能够达到18一34米的测量范围，误差精度为2%。在2007年，HanneSElmer在对高精度超声波测距系统进行研究时使用了编码信号，并且对

7、超声波测距高分辨率的实现提出了相应的方法。在近几年，压电陶瓷材料和电子技术的不断快速发展使得超声波的检测技术得到快速的压电陶瓷超声波传感器发展。美国普力塞思公司研制了APRESYS超声波测距仪，不仅实现了高速精确的长宽高测量而且还实现面积测量。加拿大柏威腾超声波设备厂还研制了各种超声波测量及工业应用设备。在我国，对于超声波的研究起始于60年代，在此期间建立了分子声学研究室，对超声波进行了各种测量研究，设计了超声波在固体衰减测试仪等多种仪器。于此同时对超声波在医疗、探伤、显示、加工各个方面的研究都取得了长足的进步。步

8、入80年代后，我国对超声波的研究也进入了一个快速发展的阶段，并且取得了一系列骄人的成绩。高分子压电PVDF型换能器和超声波显微镜能够在实际中应用，制造PVDF高分子压电薄膜材料的技术处于国际领先水平，医疗用B超探头投入到了实际应用等。近些年随着中国工业自动化水平的不断提高，国内对于超声波技术水平的要求不断提高，国内超声波的发展再次得到了快速的发展。1996年