毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 电子通信 >

STM32单片机超声波测距系统的设计与实现+源程序(6)

时间:2016-11-25 22:12来源:毕业论文
(2.5) 其中,c为空气介质中声波的传播速度。 在超声的传播过程中,许多因素会对传播速度造成影响,压强、介质密度、风向、温度等因素都会通过影响速


  (2.5)
其中,c为空气介质中声波的传播速度。
 在超声的传播过程中,许多因素会对传播速度造成影响,压强、介质密度、风向、温度等因素都会通过影响速度进而影响距离测量,一般工程上只考虑温度影响,大多沿用式(2.2)的数值关系做出计算。
                              (2.6)
其中t是空气介质的温度( ),T0=273.16K。当c确定以后,式(2.1)中的另一个可变参量 就成为测距的关键,如何做到准确测量射程时间成为本方法的关键问题。
相位差法与脉冲回波法的不同体现在对回波的处理方式上,由超声波换能器接收端获得调制声波的回波,经放大电路转换后,得到与放大的相位完全相同的电信号,此电信号放大后与光源的驱动电压相比较,测得两个正弦电压的相位差,根据所测相位差就可算得所测距离。由于采用的是相位比较,使得测距精确度大大提高,但这种方法本身存在明显的缺陷。由于相位测量存在以2n为周期的多值解,从而容易造成解的不确定性。为了消除多解,常常需要引入包络检测和采用发射多种不同频率波的方式减小不确定度,这就使得该方法的实现复杂化。
因此,国内外绝大多数超声测距研究都使用脉冲回波法,本文也将沿用这一原理实现对距离的测量。

2.2   超声波传感器

2.2.1   超声传感器结构
超声波为直线传播方式,频率越高,绕射能力越弱,但反射能力越强,为此,利用超声波的这种性质就可制成超声波传感器。它是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其他形式的能的器件。目前常用的超声传感器有两大类,即电声型与流体动力型。电声型主要有:1.压电传感器;2.磁致伸缩传感器;3.静电传感器。流体动力型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同,超声传感器的结构形式是多种多样的,并且名称也有不同,例如在超声检测和诊断中习惯上都把超声传感器称作探头,而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”。

源自L六^维:论`文~网-.加7位QQ3249`114 www.lwfree.cn


目前压电式换能器的理论研究和实际应用最为广泛,本文超声波测距选用的也是压电式超声波换能器。
压电效应:

(1) 逆压电效应
将具有逆压电效应的介质置于电场中,由于电场作用,介质内部正负电荷中心发生位置变化,这种位置变化在宏观上表现为产生了形变,形变与电场强度成正比。如电场反向,则形变亦相反。这种现象称为逆压电效应。利用逆压电效应能产生超声波。将适当的交变电信号施加到晶体上,晶体将发生交替的压缩和拉伸,因而产生振动,振动频率与交变电压的频率相同,若把晶体耦合到弹性介质中,晶体将充当一个超声源的作用,超声波将被辐射到那种介质中。

(2) 正压电效应
当对某电介质施加应力时,产生的变形将引起内部正负电荷中心发生相对位移而产生极化,在介质两端面上出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与应力成正比,这种效应称为正压电效应。利用正压电效应将机械能(即声能转换成电能)并用来接受超声波的装置,称为接收换能器。
压电传感器属于超声传感器中电声型的一种。探头由压电晶片、楔块、接头
等组成,是超声检测中最常用的实现电能和声能相互转换的一种传感器件,是超
声波检测装置的重要组成部分。压电材料分为晶体和压电陶瓷两类。属于晶体的 STM32单片机超声波测距系统的设计与实现+源程序(6):http://www.lwfree.cn/tongxin/20161125/341.html
------分隔线----------------------------
推荐内容