汽车基础环境部件及标定 14

超声波雷达的工作原理主讲老师：XXX项目2：超声波雷达的装调与故障诊断01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境一位客户开车到4S店进行维护保养，你在检查过程中，发现车辆前方的超声波雷达被杂物堵住了，没有办法探测到物体，需要进行更换。但是客户却认为只是车辆上方的一些小圆点，无需处理。经理安排你给客户解释这些圆点的来源、工作原理及作用，你作为一名技术员，需要向客户讲解超声波雷达的定义和工作原理，以及它在智能网联汽车上的应用。超声波雷达安装位置学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.提高职业素养，注重职业道德教育。2.激发学生积极学习汽车新技术、新工艺，适应行业发展需求。3.鼓励学生发挥创新思维，探索超声波雷达的新用途和改进现有技术的方法。1.能叙述超声波雷达的定义和组成；2.能解释超声波雷达系统的工作原理；3.能概括超声波雷达的特点、参数和技术要求；4.能区分出超声波雷达的类型和作用；5.能举例说明超声波雷达的应用场景。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、超声波雷达概述声音的传播声波是声音的传播形式，属于机械波的一种。它是由物体（声源）振动产生的压力波，依靠介质（如空气、水或固体）震动传递。一、超声波雷达概述声波频率界限图按照声波频率高低来进行划分，声波可以分为次声波、可闻声波和超声波。1.声波的分类一、超声波雷达概述次声波、可闻声波和超声波（1）次声波：次声波是频率小于20Hz的声波，人耳不可听到，常用于地震探测，海洋探测等领域。（2）可闻声波：可闻声波是指频率为20Hz～20kHz的声波，能够被人耳听见的声波，是日常生活中最常见的声波。（3）超声波：超声波是指频率大于20kHz的声波。人耳不可听到，但可用于工业检测、医疗和汽车等领域。1.声波的分类一、超声波雷达概述超声波雷达超声波雷达是指利用超声波(频率为20kHz至100kHz的声波)测算距离的雷达传感器装置，通过发射、接收特定频率的超声波，根据时间差测算出障碍物距离，当距离过近时触发报警装置，发出警报声以提醒驾驶员。2.超声波雷达的定义二、超声波雷达的组成超声波雷达探头超声波雷达探测模块主要功能是发出和接收超声波信号，然后将信号输入到主机里面，通过显示设备显示出来。1.探测模块二、超声波雷达的组成超声波雷达控制器控制模块负责对接收头接收到信号进行处理，计算出超声波雷达与障碍物之间的距离，再与显示模块进行通信。2.控制模块二、超声波雷达的组成超声波雷达显示器显示部分（显示器或蜂鸣器）是接收主机传输的警报信息或距离信息，并根据设定的距离值，提供不同级别的距离提示和报警信息的设备。3.显示模块三、超声波雷达的工作原理超声波雷达的工作原理框图（1）信号发射：由控制器控制脉冲调制电路产生一定频率的脉冲，脉冲调制电路驱动超声波雷达发射器，向特定的方向发射超声波。（2）信号接收：在发射超声波信号的同时，计数器开始计数，超声波在空中传播遇到障碍物时撞击障碍物表面时反射回来。三、超声波雷达的工作原理超声波雷达的工作原理框图（3）信号处理：接收电路接收到超声波信号后，将其转换成电信号，并传输至控制器进行数据处理。根据公式：L=vt/2L：超声波雷达到反射物表面的距离v：空气中的超声波传播速度t：发射到接收所需传播时间因此只要能测出传播时间，即可求出距离。四、超声波雷达的类型按照超声波雷达的构造分类，超声波雷达可分为较为传统的等方性传感器超声波雷达以及技术水平更高的异方性传感器超声波雷达，两者之间最大的区别在于超声波雷达的水平探测角与垂直探测角是否相同。1.按照传感器的构造分类种类水平角度垂直角度等方性传感器120°120°异方性传感器120°60°120°45°四、超声波雷达的类型两种雷达的特点和优劣势对比如下：1.按照传感器的构造分类四、超声波雷达的类型（1）超声波驻车辅助（UPA，UltrasonicParkingAssistant）2.按照用途分类UPA：频率较高，为58kHz，探测到的距离较短，范围约为15～250cm，安装在车辆前后保险杠上，用于测量车辆前后障碍物的距离，一般前后保险杠各装配4个。UPA安装位置四、超声波雷达的类型（2）自动泊车辅助（APA，AutomaticParkingAssistant)2.按照用途分类频率较低，为40kHz，但探测到的距离较长，检测范围为30～500cm，覆盖范围较广，方向性强，传播性能优于UPA，不易受到其他超声波雷达的干扰，用于测量侧方障碍物的距离，一般车辆左右侧面各安装2个。APA安装位置四、超声波雷达的类型（3）倒车雷达系统2.按照用途分类一套完整的倒车雷达系统需要在汽车后保险杠内配备4个UPA，自动泊车系统需要在倒车雷达系统基础上，在汽车前保险杠增加4个UPA，车身侧面增加4个APA，构成前4(UPA)、侧4(APA)、后4(UPA)的布置格局倒车雷达系统超声波雷达的安装位置五、超声波雷达的技术参数参数描述测量范围取决于其使用的波长和频率；波长越长，频率越小，检测距离越大测量精度测量值与真实值的偏差，受被测物体体积、表面形状、表面材料等影响，测量精度要求在±10cm以内波束角以传感器中轴线的延长线为轴线，到一侧能量强度减小一半处的角度，波束角越小，指向性越好。一些超声波雷达具有较窄的波束角（6°)，适合精确测量相对较小的物体。一些波束角为12°~15°的超声波雷达能够检测具有较大倾角的物体。工作频率影响超声波的扩散、吸收损失、障碍物反射损失和背景噪声，发射频率要求是40±2kHz抗干扰性能超声波为机械波，使用环境中的噪声会干扰超声波传感器接收物体反射回来的超声波六、超声波雷达的特点1.超声波雷达的优点结构简单信息处理简单可靠测距原理简单超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远体积小，方便安装在车上易于小型化与集成化距离=传播速度*传播时间/2穿透性强六、超声波雷达的特点2.超声波雷达的缺点七、超声波雷达的应用场景自动泊车辅助系统泊车库位检测系统倒车雷达系统盲区安全辅助系统思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏广东奥迪威传感科技股份有限公司在超声波雷达领域钻研20余年。2018年，首席工程师王守觉带领团队突破汽车倒车雷达核心模组的信号抗干扰瓶颈，通过重构超声波发射电路拓扑结构，使环境噪声抑制率达92%，探测距离误差控制在±2cm以内，满足国际标准。同时建立ISO/TS16949标准装调工艺体系，推动国产模组成本降40%，成功替代进口产品，国内市占率超35%。该案例彰显工匠精神。团队专注钻研，攻克技术难题，展现创新精神。以严标准提升品质，体现严谨态度。打破国外垄断，推动国产化，彰显爱国担当与民族自信。工匠精神：突破干扰瓶颈，奥迪威雷达占据超35%市场份额奥迪威传感科技公司实验室课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）以下哪个不属于超声波雷达发射的超声波频率（

）。A.20HzB.40kHzC.48kHzD.58kHz（2）短距超声波雷达检测范围约为（

）。A.10cm～20cmB.15cm～250cmC.15cm～250mD.10cm～200m（3）超声波雷达的测量距离取决于（

）。A.波束角B.焦距C.频率D.波长1.不定项选择题

A

B

CD课后练习（1）超声波雷达按照传感器种类分类可分为等方性传感器超声波雷达和异方性传感器超声波雷达。（

）（2）超声波是指频率小于20kHz，人耳可听到的声波。（

）（3）超声波雷达抗环境干扰能力强，对天气变化不