2。2 超声波测距原理

超声波测距是采用反射的道理测量距离的，被测距离一端为超声波传感器，另一端必须有能罗致反射超声波的物体。测量距离时，将超声波传感器瞄准障碍物放射超声波，并开始计时。超声波在空气中传达并遇到障碍物后，信号就会反射回来。传感器接收到反射信号后就立即停止计时，之后再根据超声波的传播速度和计时时间通过公式计算，就能得到两头的间隔[ ]。如图2-1所示。超声波在空气中的传播速度为v，根据计时器记载的时间t，就可以得出发射点距障碍物的距离S，即：

                                 (2-1)

图 2 1 超声波测距原理图

这便是所谓的时间差测距法[ ]。由于是采用超声波测距，因为要衡量预期的间隔，所以产生的超声波必须要有一定的功率和合理的频次才能达到相应的传播距离。同时这也是得到充分的回波功率的必要条件。只有在得到充分的回波频次后，接收电路才能检测到回波信号和防止外界干扰信号的扰乱。经阐明和大量实践表明，频率为40KHz左右的超声波在空气中传播效果最佳。同时为了处理方便，放射的超声波被调制成具有一定间距的调制脉冲波信号。

经大量实验数据表明，超声波的传播速度v并不是稳固不变的。超声波的传播速度受空气密度、温度和气体分子因素的陶染。而超声波在空气中传达时，受温度影响最大。如表2-1所示：

项目 数值

温度 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 100

声速/(ms) 313 319 325 332 338 344 350 356 361 367 388

表 2 1 超声波传播速度与温度关系表

因此，在精度要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的陶染，按式(2-2)对超声波传播速度加以更正，以减小误差。

                  （2-2）                               式中，T 为实际温度单位为°C，v 为超声波在介质中的传播速度单位为m／s

3 设计方案

3。1 设计思路

在生活中，测量距离的办法有很多种。短距离可以用尺，远距离有激光测距等。而超声波测距适用于高精度中长距离衡量。因为超声波在相应空气中传播速度为331。45m/s，由单片机担任计时，单片机使用12MHZ晶振，所以此体系测量准确度理论上可以达到厘米级。  文献综述

现今在超声波测距电路中普遍采用的测距原理为：通过传感器发射具有特殊频率的超声波对障碍物进行探测，通过发射出特殊频率的超声波和反射回来并接受到特殊频率的超声波所需要的时间，然后通过相应公式将它换算成距离。这种测距方法在生活中得到广泛应用。如：超声波探头、超声波液位物位传感器、可以用于非接触的测量场合、采用超声波测厚、超声波汽车测距告警装置等。