超声波测距原理分析

压电超声发生器压电超声发生器的原理实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。

超声波发生器的内部结构如图1所示。

它具有两个压电晶片和一个谐振板。

当将脉冲信号施加到其频率等于压电晶片的固有振荡频率的两个极时，压电晶片将谐振并驱动谐振板振动以产生超声波。

相反，如果在两个电极之间没有施加电压，则当谐振板接收到超声波时，它将压迫压电芯片振动，并将机械能转换为电信号。

然后，它成为一个超声波接收器。

超声波测距原理超声波发射器沿一定方向发射超声波，并在发射时间的同时开始计时。

超声波在空气中传播，遇到障碍物立即返回。

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，可以计算出发射点与障碍物之间的距离为s = 340t / 2。

这就是所谓的时差测距方法。

超声波测距的原理是使用已知的超声波在空气中的传播速度来测量声波在发射后从障碍物反射回的时间，并根据该时间计算从发射点到障碍物的实际距离。

发射和接收之间的差异。

可以看出，超声波测距的原理与雷达的原理相同。

测距的公式表示为：L ＝ C＆amp; TImes；和T其中L是测得的距离长度； C是超声波在空气中的传播速度； T是测得的距离传播的时间差（T是从发射到接收的时间的一半）。

超声波测距主要用于倒车提醒，建筑工地，工业场所等的测距。

尽管目前的测距范围可以达到100米，但测量精度只能达到厘米级。

由于具有易于定向发射超声波，良好的方向性，易于控制强度并且不与被测物体直接接触的优点，因此它是用于液体高度测量的理想方法。

在精确的液位测量中，有必要达到毫米级的测量精度，但是目前的家用超声波测距专用集成电路仅为厘米级的测量精度。

通过分析超声波测距误差的原因，将测量时间差缩短到微秒级，并使用LM92温度传感器补偿声波传播速度，我们设计的高精度超声波测距仪可以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＆amp; Tmes，可以知道，测距误差是由超声波传播速度误差和测量距离传播时间误差引起的。

时间误差当要求距离测量误差小于1mm时，假定已知超声速度C = 344m / s（室温20℃），而忽略声速的传播误差。

测距误差s△t ＜（0.001 / 344）和非典型值0.000002907s是2.907ms。

在超声波的传播速度准确的前提下，只要被测距离的传播时间差的准确度达到微秒级，就可以保证测距误差小于1mm。

使用12MHz晶体作为时钟参考的89C51单芯片定时器可以很容易地计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器以确保时间误差在1mm的测量范围内。

超声波传播速度误差超声波传播速度受空气密度的影响。

空气密度越高，超声波的传播速度越快，并且空气密度与温度密切相关，如表1所示。

众所周知，超声波速度与温度之间的关系为如下：其中：r＆amp; mdash;气体在恒定压力下的热容量与恒定体积的热容量之比，空气的热容量为1.40，气体的通用常数为8.314kg＆amp; mol-1＆amp; middot; K -1，M＆amp; m;气体分子量，空气为28.8＆amp; Times； 10-3kg＆amp; mid-1； mol-1，T＆amp; m;绝对温度273K + T℃。

的近似公式