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随着社会的发展,人们对距离或长度测量的要求越来越高。由于超声测距是一种非接触检测技术,不受光线、被测对象颜等的影响,在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力。因此,用途极度广泛。例如:测绘地形图,建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等,超声测距仪的优点是:仪器造价比光波测距仪低,省力、操作方便。由于超声波易于定向发射,方向性好,强度好控制,它的应用价值己被普遍重视。 克伦族本设计利用超声波传输中距离与时间的关系,采用AT89C51单片机进行控制及数据处理,设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路及显示电路构成。AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计,由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。 1 超声波测距仪的设计思路
1)超声波概论。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,它是由与介质相接触的振荡源所
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引起的,其频率在20kHz以上。超声波在工业生产、医疗技术、日常生活中的应用越来越多。超声波在介质中传播时在不同介面上具有反射的特性,由于它有指向性强、方向性好、传播能量大、传播距离较远等特点,常用于测量物体的距离、厚度、液位等。我们知道,电磁波的传播速度为3×10 m/s,而超声波在空气中的传播速度为340m/s,其速度相对电磁波是非常慢的。超声波在相同媒体里传播速度相同,即在相当大的频率范围内声速不随频率变化,波动的传播方向与振动方向一致,是纵向振动的弹性机械波,它是借助于传播介质的分子运动而传播的,波动方程描述方法和电磁波是类似的。 A=A(x)cos (ωt+kx)
钛板A(x)=A0
缺8数式中,A(x)为振幅,A0为常数,ω为圆频率,t为时间,x为传播距离,k=2π/λ为波数,A为波长,为衰减系数。频率越高衰减的越厉害,传播的距离越短。声波在空气媒质里传播,因空气分子运动摩擦等原因,能量被吸收损耗。考虑实际工程测量要求,选用频率f=40kHz的超声波。