超声波测距开题报告

1、一、课题来源及研究的目的和意义：目的：设计一个超声波测距仪。要求能够实现利用超声波进行距离测量，测量时以 被测物体无直接接触，能够活晰稳定的显示测量结果。可用丁如汽车倒车提醒、液位、 井深、管道长度的测量等场合，也可应用丁汽车倒车雷达、航海、宇航、石油化工等工 业领域。意义：超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触 式距离测量的方法。由丁超声波指向性好，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因 而超声波经常被用丁距离的测量，利用超声波检测距离设计比较简单，计算处理也比较 简单,并且在测量精度方面也能达到日常使用要求。超声波是一种频率在20khz以上的声波，作为一种特殊

2、的声波，同样具有声波传输的基本物理特性：反射、折射、干涉、 衍射和散射，与物理联系紧密，应用灵活。并且更适合丁高温、高粉尘、高湿度和强电 磁干扰等恶劣环境下工作。无论从精度还是可靠性方面，超声波测距都做得比较好。利 用超声波测距往往比较迅速、方便、计算简单、易丁做到实时控制。具有广泛的应用前 景。二、超声波测距优缺点超声波测距应用丁各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识 别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由丁它具有不受外界因 素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这 些特点可使测量仪器不受被测介质的影响， 大大解决了传

3、统测量仪器存在的问题，比如, 在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接 触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命 加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、 方便、计算简单，乂易丁实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。然而超声波测距在实际应用也有很多局限性。由丁超声波在传播过程中，声压会随 距离的增大而呈指数规律衰减，远目标的回波信号幅度小、信噪比低，用固定阀值的比 较器检测回波，可能导致越过门槛的时间前后移动，从而影响计时的准确性，这必然会 影响到测距的准确度。另外就是构成超声

4、波传感器的压电陶瓷片在压电的双向转换过程 中，存在惯性、滞后等现象，以及超声波脉冲在空气中传播本身及多重的反射路径，均 导致回波信号被展宽，也使测量产生较大的误差，影响了测距的分辨率。其他如温度，风速等也会对测量造成一定的影响。三、超声测距技术简介:1.超声波测距原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇 到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=CX T(1.1)-2 -如温度对声速的影响，时间测量的精度等。0图1.1超声波测距板原理图离传播的时间误差引起的

5、其中温度影响为:式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的 时间差（T为发射到接收时间数值的一半）。超声波测距主要应用丁倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的 测距量程上能达到白米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。由丁超声波易丁定向 发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度 测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超 声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原 因，提高测量时间差到微秒级，所以通过一些误差分析，根据误差产生原因做出相应的 补偿就能提高测量的精度2、超声波测距误差分析根据超声波测距公式L=M T,可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距(1.2)毕业设计开题报告四、拟采取的研究方法及实施