超声波测距实习报告.doc

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1、信息科学与工程学院计算机辅助综合设计实习报告班级：通信12-2班姓名：覃模广组员：何**学号：3120731231指导老师：陈小琴时间：2015年1月01.超声波概述1.1超声波基本理论1.1.1超声波发展史人类直到第一次世界大战才学会利用超声波，这就是利用“声纳”的原理来探测水中目标及其状态，如潜艇的位置等。40年代末期超声波治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。医学上最早利用超声波是在1942年，奥地利医生杜西克首次用超声波技术扫描脑部结构，以后到了60年代医生们

2、开始将超声波应用于腹部器官的探测。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。如今，超声波已广泛应用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等，在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。1.1.2超声波的本质声波是声音的类别之一，属于机械波，是人们能感觉得到的纵波，频率大小范围为16Hz-20KHz。当声波的频率小于16Hz时就称为次声波，大于20KHz则叫做超声波。其中超声波是种波动形式，它能作为探测和负载信息的载体；超声波也是种能量形式，如果其强度超过一定程度时，它能与传播超声波媒质的相互作用，去影响，甚至破坏后者

3、的状态，性质及结构（用作治疗）。超声波的反射、折射、衍射、散射在媒质中等传播规律，和可听声波的传播规律没有本质区别。但超声波波长短，达到厘米，甚至达到毫米。1.1.3超声波的应用正因为超声波在物理化学方面的独特特性，因此，超声波在许多方面都有广泛的应用。归结起来，超声波主要应用在以下几个方面：(1)在检验方面的应用超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。而超声波的测距原理：采用了超声波在空气中的传播速度为已知条件，测量的声波在发射后碰到障碍物反射的回来的时间，用发射

4、和接收的时间差确定出发射点至障碍物的实际测量距离。超声波的测距主要应用在倒车提醒、工业现场等距离测量，虽然目前测距量程上能有百米，但测量精度只可以到厘米的数量级。(2)在超声处理方面的应用利用超声的机械效应、温热效应、理化效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。(3)在基础研究方面的应用超声学是研究超声的科学，它是声学的一个重要分支。超声学是研究超声的产生、接收和在媒质中的传播规律，超声的各种效应，以及超声在基础研究和国民经济各部门的应用等内容的声学

5、重要分支。机械运动为一种最简单、最一般物质的运动，它较之其他的物质运动和物质的自身结构之间关系非常紧密。超声振动本来就属于种机械运动，因此，利用超声学也是研究物质的结构的一个重要的途径之一。2超声波测距方法与原理2.1超声波测距方法2.1.1方法种类介绍和说明目前，市场上利用超声波测距原理制成的测距系统种类繁多，但是超声波的测距方案总下来有下面几种：（1）相位的检测法第13页相位的检测法可分2种：一方法是用发射不同频率超声波来显现的。先开始发射波长为的超声波。检测出回波相位为。假设所用的波周期数,则能求的目标物体的距离为：(3-1)同样道理可以算出第二束波

6、形测距的计算公式为：(3-2)其中：为第二束波的相位角，是波长，是周期数。又由于和都为正数,与此同时再一次进行时间补偿算法，可准确求目标距离值。但是因为超声波探头是有固定频率，假设改变频率，系统衰减会大，需要两套信号的检测电路，实施难度加大，不适宜采用。二方法是使用单一超声波的探头来进行相位的检测法检测，这种方法是待测距离在一个周期内使用，若过选用40kHz超声波为传播介质，一个周期对应检测距离为，因此，这种方法的准确度很高。（2）幅值的检测法幅值德检测法是开始发射固定频率的超声波，接着使用反射或对射法的检测接收得到的超声波脉冲的强度，从超声波回波衰减理论

7、，认真对回波脉冲强度的进行分析，从而求得目标距离。（3）渡越时间法（也是本实习的做法）渡越时间意思是开始从传感器发射出超声波开始计时，经气体的介质传播，达到传感器接收到回波时计时的停止。因为在一定的环境下，温度不会变化，或变化较缓慢，可近似认为常数，这时声速是保持不变的。所以能通过检测渡越的时间，结合现场声速，从而求得传感器和目标之间的距离。2.2超声波测距原理与超声波传感器2.2.1超声波测距原理超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。超

8、声波遥控近距离遥控中的一种的实际方法，人们可以听到的声音的频率估算