在测量曲面的应用中，通过采用多角度，多方位超声波测量，充分检测其外形，更加 精准。源G于J优L尔V论N文M网WwW.youeRw.com 原文+QQ75201`8766

超声波测距技术在广泛应用的同时，也存在着一些缺陷。 首先，没有恒定的波速，超声波在传播过程中，会因其传播介质不同而产生变化，同时，温度对其影响更为显著。超声波在常温状态下传播速度为 340m/s，并且随着温度的变 化，温度每变化 1℃将引起 0。6m/s 的变动，所以，在实际应用过程中，需要采用温度补偿 的方式来弥补[2]。其次，超声波回传信号会随着转播距离的增大而衰弱，从而导致传感器接收的信号也 相应减弱，造成定位困难，测量精准度下降，因此，在应用过程中，一般在回路中安装增 益调节装置，随着测量距离的增加，电路放大倍数相应增加，以此解决回传信号减弱的缺 陷。余振也是实际应用中不可忽视的问题，超声波在发射过程中，换能器会在驱动脉冲完 成后保持继续振动，产生余振。由于余振会产生信号与回波信号重叠，不能判断，因此传 感器必须在余振结束或足够微弱的情况下才能接收信号，从而导致无法在此期间测量距离， 产生盲区[2]。串扰直通波，混响信号等问题也在超声波测速中时有发生，通过相应措施都能有效解 决。

2 超声波测距系统

2。1 超声波传感器原理

超声波传感器原理也就是压电效应原理。压电效应原理分为压电顺效应及压电逆效应， 压电顺效应指在压电陶瓷上施加机械应力，产生电荷的现象；压电逆效应指在压电陶瓷上 施加电压产生机械应力的现象[3]。

超声波传感器中的核心元件，如图 2-1 所示，其主要由金属片与陶瓷片链接而成。

图 2-1 传感器核心元件

对其施加交流电压，超声波可通过其产生机械振动而发送；与其相反，当传感器接收 到超声波就会发出电信号。一般来说，交变电场和机械振动的振动幅度相当微弱，但有时 也会产生压电振荡现象。当交变电场频率达到谐振频率，即石英晶体的固有频率，振动幅 度会突然变大，发生共振现象，这个现象称为压电振荡。

2。2 超声波测距原理

声波幅值检测法、相位检测法以及渡越时间法是三种最为常用的超声波测距方法。由 于声波幅值检测法比较容易受到反射介质的影响以及相位检测法的测距范围限制较为明 显。渡越时间法成为测距实际应用中较为常用的方法[3]。

如图 2-2 所示，超声波测距原理即超声波在测距过程中会由于障碍物阻挡而产生反射， 测距距离只需计算发射信号接收到的时间即可得出。

图 2-2 超声波测距原理图

测距过程中超声波速度会因温度、压强等因素发生变化，使得超声波测距存在误差。 其中，温度的影响最为明显，常温下，超声波传播速度为 340m/s，然而，超声波速度会随 着温度的升高而提高。一般情况下，每上升 1℃其速度增加 0。6m/s[4]。因此，在实际应用 中，必须采取温度补偿的方法，以获得较为精准的测量数据。

温度与波速的关系如下表所示：

表 2-1 温度与表速关系表

项目 数值

温度 -30 -20 -10 0 10