一种高精度超声波测距系统的设计.pdf

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1、一种高精度超声波测距系统的设计张禾，等一种高精度超声波测距系统的设计DesignofHighPrecisionUltrasonicDistanceMeasuringSystem旅采1李傻兰2錾磊1胡浮1(西南石油大学电气信息学院1，四川成都610500；中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司2，四川成都610041)摘要：随着控制技术研究的不断深入，人们对距离的测量要求越来越高。为了实现对测量对象距离的实时监测，设计了一种高精度超声波测距系统。该设计主要以C8051F为核·fl,．通过温度变化对声速作相应的处理，对最终测试结果进行校正，并根据距离自

2、动调整超声波频率。同时，通过LabVIEW，实现了数据实时显示、存储、报警和打印等功能，并完成了单片机系统与计算机之问的通信。该系统具有检测方便、实时数据采集传输、费用低廉和测量精度高等优点。关键词：测距超声波单片机LabVIEW高精度中图分类号：TP23文献标志码：AAbstract：Alongwiththethoroughgoingresearchoncontroltechnology，thefunctionalrequirementsofdistancemeasurementaremuchhigher．Inordertoimplementreal

3、—timemonitoringthemeasurementofthedistanceoftheobject，thehighprecisionultrasonicdistancemeasuringsystemhasbeendesignedwiththeC8051FastheCOre．Consideringtheimpactoftemperatureontheultrasonicvelocity，thesystemprocessesthesoundvelocityinaccolM]ancewiththetemperaturechanges，andmakes

4、correctiononthefinaltestresults．Inaddition，thefrequencyofultrasonicisadjustedautomaticallybasedonthedistance．ByusingLabVIEW，thefunctionsofreal·timedatadisplay。datastorage，alarmandprintout，aswellasthecommunicationbetweenMCUandhostcomputerareimplemented．Thesystemfeatureseasedetect

5、ion。real-timedataacquisitionandtransmission，lowcostandhJighaccuracy．Keywords：DistancemeasurementUltrasonicMCUhIbVlEWHighprecisionO引言超声波在传输过程中具有不易受干扰、能量消耗缓慢、在介质中传播的距离较远等优点，因而超声波经常用于距离的测量⋯。因为超声波测距是非接触式的，所以它可以在某些特定场合或环境比较恶劣的情况下使用。如在低渗气藏微流量监测过程中，需要实时对井径进行测量。超声波测距是一种非接触式距离测量的方法，伴随着虚拟

6、仪器技术的发展而发展，它克服了传统的测距方式在井下恶劣环境距离测量中存在的缺陷。因此，结合虚拟技术研究超声波测距技术具有十分重要的现实意义。l超声测距原理及系统组成超声波是指频率高于20kHz的机械波。为了将超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波¨1。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器分为发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发修改稿收到日期：201I一03—29。第一作者张禾(1973一)．男．1995年毕业于重庆大学检测技术厦仪器仪表专业．获学士学位，捌教授；主要从事潮控技术方面的研完。

7、送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化⋯。超声波测距系统组成如图l所示。茸陧

8、

9、f意图1系统组成框图Fig．1Blockdiagramofsystemcomposition整个测距系统以单片机为核心，系统开始工作时。由单片机发出一个控制信号去触发发射电路，使发射电路起振，发生器产生振荡波。电能的振荡波通过换能器转变成机械能的超声波，当超声波到达被测目标时发生反射，换能器根据压电原理将超声波信号转换为电能信号H1。信号经放大滤波电路处理，送至单片机系统进行时间的测量和距离的计算。单片机系统与计算机之间进行串口通信，

10、由LabVIEW软件程序对计算机接收到的数据进行处理，实现数据的实时显示、存储、报警和打印等功