超声波测距原理和应用(超声波测距原理的分类)

超声波测距原理和应用

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计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。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=C×T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于倒车提醒、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百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。由于超声波易于定向发射、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，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。

超声波测距误差分析

根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。

时间误差

当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t<(0.001/344)≈0.000002907s 即2。907μs。在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。

超声波传播速度误差

超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系。超声波牙刷通常都会经过无数次的测距测试，从超声波能量发生作用的距离，结合口腔结构，调试出最适宜清洁口腔的数据。

超声波测距原理的分类

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一 类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生 的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
压电式超声波发生器原理
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信 号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波 时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
超声波测距原理

下面分享相关内容的知识扩展：

如何干扰超声波测距传感器 及红外线光感

如题 更好是做一个干扰机器 要确实可行的 并且容易实现的
以超声波为例，发射频率一般为40KHz，那么使用同样的传感器对的接收收到信号后捕获频率，然后重新生成频率，通过发射头发射，以干扰其正常信号。但是干扰的时候只能让接收器误以为离得更近，不能让它误认为远。因为原理上超声波测距是发射一个波，测回波时间实现的，一旦收到了正常回波，就不会再接受干扰器的假回波了。
超声波测距离传感器，采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用小角度，小盲区超声波传感器，具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，
低成本等优点。

超声波测距为什么只发射一个脉冲? 说错了，为什么以脉冲的形式发射？

超声波测距的原理：就是发射一串脉冲,经过空气传播,碰到介质反射回来,再接收.判断发射和接收的时间差.如果是发送连续脉冲,那就没有办法检测这个时间差了.

倒车雷达是超声测距还是激光测距

目前的倒车雷达基本上都是利用超声波测距原理。
倒车雷达：又称泊车辅助系统，或倒车电脑警示系统。通常，倒车雷达由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等三部分组成。系统采用超声波测距原理，在控制器的控制下，由传感器发射超声波信号，当遇到障碍物时，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理、判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出其它警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有“数”，使倒车变得更安全、更轻松。