基于51单片机的超声波测距仪设计【文献综述】

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1、3毕业论文文献综述电子信息工程基于51单片机的超声波测距仪设计摘要：随着社会的发展，传统的测距方法在很多场合已无法满足人们的需求。例如在井深、液位、管道长度测量等场合。传统的测距方法根本无法完成测量任务。还有在很多要求实时测距的情况下。传统的测距方法也不能很好地完成测量任务。于是一种新的测距方法——超声波测距应运而生。超声测距是一种非接触式的检测方式，它不受光线、被测对象颜色等影响。超声波传感器结构简单、体积小、信号处理可靠，所以检测比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。本文

2、将介绍超声波、超声波测距的工作原理及应用。关键词：超声波;测距一、超声波及超声波传感器的简介超声波的简介科学家们将每秒钟震动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，超声波是指频率超过20kHz的不为人耳所听见的声波[1]。在文献【2】中，作者介绍了超声波的特点：（1）超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。(2)超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。(3)超声波与传声媒质的相互作用适中

3、，易于携带有关传声媒质状态的信息。在全球，超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。（一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等。（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等。（三）诊断学方面的应用：A型、B型、M型、D型、双功及彩超等。（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向

4、传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面[3]。超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。3超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用是其最主要的应用之一，以医学为例子说明超声波传感技术的应用。超声波在医学上的应用主要是诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。在文献

5、【4】中，作者介绍了超声波诊断的优点：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。在文献【5】中，由于过去，许多技术因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍，作者提出了超声波传感技术，超声波传感技术改变了这种状况。当然更多的超声波传感器是固定地安装在不同的装置上，“悄无声息”地探测人们所需要的信号。在未来的应用中，超声波将与信息技术、新材料技术结合起来，将出现更多的智能化、高灵敏度的超声波传感器。二、超声波测距的工作原理超声波是一种只有少数生物

6、(如蝙蝠、海豚)才能感觉的机械波，其频率在20kHZ以上，波长短，绕射小、能定向传播。超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强[6]。声音的传播速度与介质的种类、温度有关，一般说来，介质的密度越高传播的速度越大；温度越高传播的速度越大。超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由于共振法的应用要求复杂，在这里使用脉冲反射式[7]。超声波测距的原理可简单描述为：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止

7、计时。从而测出发射和接收回波的时间差t。然后求出距离S=Ct／2。式中的C为超声波波速。由于超声波声速跟温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。如图3-1[8]：表3-1声速c与温度的关系温度(℃)-30-20-100102030100声速(米/秒)313319325333338344349386在文献【9】中，因为超声波是利用接收发射波来进行距离的计算，不可避免的存在发射与反射之间的夹角，所以作者根据图（3.1）提出距离s的计算方法。设其大小

8、为2α。当α很小时，可直接按式S=Ct／2进行计算得到距离修正。当α较大时，则必须进行距离修正，修正公式为S=Ct／2*cosα。3图3.1测距原理图三、超声波测距的应用由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测