超声波传感器测距方法详解

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超声波传感器测距方法详解

超声波测距传感器的原理是什么?

超声波测距的几种方法原理？？

超声波测距的原理是什么？

一、超声波传感器测距方法详解

在日常生产生活中，超声波测距传感器主要应用于汽车的倒车雷达、及机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等需要自动进行非接触测距的场合。目前有两种常用的超声波测距方案。一种是基于单片机或者嵌入式设备的超声波测距系统，一种是基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)的超声波测距系统。想要了解超声波测距传感器的相关应用设计首先我们必须了解超声波传感器测距的工作原理。

超声波传感器测距工作原理

超声波传感器测距工作原理

超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。超声波是指频率大于20 kHz的在弹性介质中产生的机械震荡波，其具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离相对较远等特点，因此常被用于非接触测距。由于超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。，因此超声波测距对环境有较好的适应能力，此外超声波测量在实时、精度、价格也能得到很好的折衷。

目前超声波测距的方法有多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间，往返时间与超声波传播的路程的远近有关。测试传输时间可以得出距离例如：

假定s为被测物体到测距仪之间的距离，测得的时间为t／s，超声波传播速度为v／m·s－1表示，则有关系式(1)

s=vt／2 (1)

在精度要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，按式(2)对超声波传播速度加以修正，以减小误差。

v=331．4+0．607T (2)

式中，T为实际温度单位为℃，v为超声波在介质中的传播速度单位为m／s。

超声波测距传感器工作原理

超声波测距传感器工作原理

超声波测距原理是通过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时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。而超声波测距传感器，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。超声波测距传感器常用的方式是1个放射头对应1个接收头，也是多个发射头对应1个接收头基于超声波测距的简单、易于操作和无损伤等特点所以要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距传感器的工作原理。

对于超声波测距工釆网小编向大家推荐一款韩国Hagisonic 超声波测距传感器模块 - HG-C40U。

超声波测距传感器模块

超声波测距传感器模块拥有两种可选传输模式，分别是自由运行模式：有电源时，传感器自身发送触发和突发信号(用于基本应用)；外部触发模式：外部系统(控制器或处理器电路)控制触发信号用于高级应用，这两种模式适用于各种用途，此外该传感器还涉及两种输入电源一种是低压(5V)适用于处理器电路另一种是高压(12V)适用于控制器可测量到障碍物的距离为3.5m (at 5V)、5m (at 12V)，并用UART通讯发送数据，分辨率在5mm以内。另一方面在各种场合用户可根据自身环境选择不同的设置模式比如自由运行/ UART触发/外部触发设置等，同时也可根据测UART通讯波特率设定决定是否设置使用环形缓冲区，输出信号具有高性能ASIC芯片，保证稳定传输、灵敏接收等特点，因此传感器到PC的通讯使用‘接口板’(RS232,功率调节器)数据显示使用PC上的监控程序(可用超级终端)可以将实际接收的超声波实时放大用UART(ASCII, mm)输出距离数在根据实时将探测信号转为TTL电平矩形信号(方波)

一、超声波测距传感器的原理是什么?

　　1. 超声波发生器

　　为了研究和利用超声波，人们设计和制造了许多超声波发生器。一般来说，超声波发生器可以分为两类:一类是电产生超声波，另一类是机械产生超声波。电方法有压电、磁致伸缩、电等;机械方法有高尔通笛、水笛、气笛。它们产生的超声波的频率、功率、声波特性不同，所以它们的用途也不同。目前，比较常用的是压电式超声波发生器。

　　2. 压电超声发生器原理

　　压电超声波发生器实际上是利用压电晶体的共振来工作。超声发生器内部结构有两个压电晶片和一个谐振板。当脉冲信号作用于压电晶片的两极，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将产生共振，并驱动谐振板振动，产生超声波。反之，如果两电极之间不加电压，当共振板接收到超声波时，就会压压电片振动，将机械能转化为电信号，从而成为超声波接收器。

　　3.超声波测距原理

　　超声波发射器按一定方向发射超声波，并与发射时间同时计时。超声波在空气中传播，在途中遇到障碍物后立即返回。超声波接收器接收到反射波后立即停止计时。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，可以计算出发射点到障碍物的距离s，即s=340t/2。这就是所谓的时差测距法。

　　超声波测距的原理是使用空气中超声波的传播速度是已知的,测量时间当声波遇到障碍物后反射传播,并计算实际距离的传送点障碍基于发射和接收之间的时间差异。由此可见，超声波测距原理与雷达测距原理是相同的。

　　测距公式表示为: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为发射到接收时间值的一半)。

　　超声波测距主要用于倒车提醒、建筑工地、工业工地等场所的距离测量。目前距离测量范围虽然可以达到100米，但测量精度只能达到厘米量级。

　　超声波具有定向发射容易、方向性好、强度易于控制、不与被测物体直接接触等优点，是一种理想的液体高度测量方法。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但目前国内超声波测距专用集成电路只有厘米级的测量精度。

　　参考资料：百度百科

二、超声波测距的几种方法原理？？

相位检测法是通过测量返回波与发射波之间相差多少相位，判断距离；声波幅值检测法是看回波的幅度大小，判断距离；渡越时间检测法是通过回波的返回时延判断距离；
个人认为，相位检测法最精确，但是测量距离也较短，电路复杂；幅度法最简单最廉价，也最不精确；时间检测法是居中的，也不太复杂，测量距离、精度也都不错，所以应用比较广泛。

三、超声波测距的原理是什么？

超声波测距原理是通过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时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v,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:
这就是所谓的时间差测距法。
由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/秒,但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1℃,声速增加约0.6米/秒。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T时,超声波传播速度V的计算公式为：
声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。