超声波测距实验.doc

超声波测距实验.DOC:..;了解测距的原理;了解超声波探头距离变化时,测量波形的变化。:DS5062CE电源:WD990型,±12V电源连接电缆万用表:VC9804A,(1) 超声波特性:超声波是一种频率高于20kHz,在弹性介质中传播的机械振荡。其波长短,频率高,故它有其独特的特点。,方向性好,能定向传播。,穿透力强,在传播过程中衰减很小。在水屮可以比在空气或固体中以更高的频率传的更远。而且在液体里的衰减和吸收比较低。、折射和波形转换。(2) 超声波速度超声波速度公式为:V=yjyRT/M式中:r一气体定压热容与定容热容的比值,—气体普适常量,・mol-1・K-l气体分子量,-3kg・inol-1T—绝对温度,273K+T°C。近似公式为:V=V0+°C式屮:V0为零度时的声波速度332m/s;T为实际温度(°C)。(3) 测距原理:根据超声波在空气中的传播速度,通过相关电路得到发射波与接收波之间的吋I'可,即可得到发射与接收Z间的距离。图中距离L=VXtoT为测量所得吋间。..,计算距离L等于超声波速度乘以示波器测量时间。超声波速度根据速度近似公式:V二332+。用matlab计算拟合曲线得到:数码管显示结果的拟合方程:yl=*t+:y2=*t-:数据分析:从所得的方程和曲线图可以看出,用超声波测试仪直接测得的位移-吋间曲线近似成正比关系;用示波器测量超声探头传播的时间,通过计算得到的位移-时间关系曲线也成正比关系。而且还可以看出,超声波测量的距离和用示波器测量的距离存在一定差别,而且随着时间的增加两者差别也越大。但是,很显然用示波器测量的值比直接用超声波测暈得到的结果误差小。分析两条直线的斜率,两者的斜率存在差别的原因在于温度校正的原因。超声测试仪计算时是按照标准的超声声速进行计算,当测试环境温度与标准温度不一样时,超声波在空气中的传播速度会发生变化。在本实验中超声波波速在空气中传播速度比标准声速略微增