传感器实验报告.docx

传感器与检测技术系统报告
姓名
学号
专业
物流学院
班级
物流工程
超声波传感器测距系统
本次设计的超声波测距系统主要应用于物流配送中心中的传送带上对货物的取舍和处理。尤其在JIT(准时制)生产上,报板上货物到达的时间。在物流分拣中,货物到达时的时间的把握。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。

单片机超声波测距系统框图
基于单片机的超声波测距系统,是利用单片机编程产生频率为40KHz的方波,经过发射驱动电路放大,使超声波传感器发射端震荡,发射超声波。超声波波经反射物反射回来后,由传感器接收端接收,再经接收电路放大、整形,控制单片机中断口。其系统框图如图1-1所示。
这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时,接收电路输出端产生一个负跳变,在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号,单片机响应外部中断请求,执行外部中断服务子程序,读取时间差,计算距离,结果输出给LED显示。
利用单片机准确计时,测距精度高,而且单片机控制方便,计算简单。许多超声波测距系统都采用这种设计方法。
2 超声波测距工作原理
在超声波探测电路中,发射端得到输出脉冲为一系列方波,其宽度为发射超声的时间间隔,被测物距离越大,脉冲宽度越大,输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压(其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关,如果温度变化不大,则可认为声速基本不变。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。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。,由单片机负责计时,单片机使用12M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
超声波测距的算法设计: 这里我们统一使用的是超声波在空气中传播速度为340m/s(15℃时)。假设T2是声波返回的时刻,T1是声波发声的时刻,T2-T1得出的是一个时间差的绝对值,假定T2- T1=,则有340(m/s)×(S)
=(m)。,=(m)
即实际距离计算公式:
L=340(m/s)×(T2-T1)(s)2
超声波传感器

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,这里我们也是选择的压电式。

超声波发生器内部结构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本时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为