超声波技术在距离测量中的应用

摘要

超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用如倒车提醒，建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前在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。因此对超声波高精度测距系统的需求越来越大。 

本文概述了超声检测的发展及基本原理，介绍超声传感器的原理及特性。对于测距系统的一些主要参数进行了讨论。在此基础上对时间测量方案进行了比较选择。研究了系统的总体构成。针对测距系统发射、接收部分的总体设计方案进行了论证。进一步介绍了单片机在系统中的应用设计了超声波测距报警系统各部分的硬件及软件实现。

关键词: 超声波；测距；时间测量  

目  录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 引言 1

1.1背景 1

1.2 超声检测的优势 1

1.3 本文主要研究内容 1

第2章 超声波测距原理 3

2.1 超声波的特性 3

2.1.1 波长与辐射 3

2.1.2 反射 3

2.1.3 温室效应 4

2.1.4 衰减 4

2.1.5 超声波的应用特性 4

2.2 超声波测距的基本原理 5

第3章 超声波测距的方法介绍 7

3.1 超声波传播距离的测量方法 7

3.2 连续波相移方法 7

3.3 超声波信号处理方法 8

3.3.1最小二乘法 8

3.3.2 阈值比较法 8

3.3.3 相关函数法 9

第4章 超声波回振法测距研究 11

4.1 回振法简介 11

4.2 单次波回振法测量原理 12

4.3 连续波回振法测量原理 13

4.4 连续波回振法的改进方案 14

4.5 回振法超声波传播时间测量结构 15

第5章 超声波收发电路设计 17

5.1 超声传感器简介 17

5.2 发射电路中的超声波传感器 18

5.3 超声波收发电路设计 20

5.4 盲区问题 20

5.4 检测单元的设计方案 21

5.4.1 模拟检测 22

第6章 单片机控制及软件实现 24

6.1 单片机AP7675 24

6.1.1掉电保护电路 25

6.1.2报警电路 26

6.1.3电源电路 26

6.1.4 晶振电路 26

6.2 系统的软件结构 27

6.3 系统的软件流程图 27

6.4 系统在实际应用中的误差 28

第7章 结束语 30

致谢 31

参考文献 32

附录一 硬件原理图 33

附录二 实物图 34

附录三 程序 35