超声波传感器能够测量目标的距离和方位，因此也广泛应用于移动机器人导航和避碰。在水下或工业系统中超声波仪器和测量系统发挥着不同的功用,如发现材料缺陷、医学成像、防盗警报,非破坏性评估、超声波清洗器(如镜头或其他光学部件和珠宝清洁),音频信息,声波武器和机器人技术。超声波或超声一个常见的用途是类似于雷达的测距，这种用法也被称为声纳。超声波脉冲的生成是在一个特定的方向，因此如果有一个物体出现在脉冲的方向中,部分或全部的脉冲将反射，反射回的脉冲可被接收器检测到。通过测量脉冲传输之间的时差,就可以确定被测对象的距离。

在一段时间中,工程师在测量距离时也有一个问题，如何在包含放射性或化学溶液的狭窄区域或危险区域测量距离。传统测量方式不适合在这种类型环境的测量,因为这些地方太过危险。为了补救这种情况，研制出了一种使用超声波的测距仪，且能够满足标准规范并能胜任高精度测量。在这个新时代，一个使用传感器的装置更适合测量距离。因此本设计的主要目的是利用超声波传感器和单片机开发距离测量仪。最近发生的交通事故一般发生在司机失去注意力的情况下，因此一个能够测量周围车辆的距离，并在出现危险状况时对驾驶员发出警告的仪器至关重要[2,3]。

这个项目的主要目标是设计一个超声波测距仪，实现对其前面对象距离测量的设备。这包括研究超声特性和装置中用于发射机和接收机中使用的超声波发射的原理。

1。2 超声波技术简史

超声波技术的根源可以追溯1880年居里彼埃尔对压电的研究，他发现非对称晶体如石英、罗谢尔盐（酒石酸钾钠）受机械施加的压力时产生电荷。相反，机械振动是通过对相同的晶体施加电振荡得到。第一个使用超声波的应用是声纳技术，并在第二次世界大战中，美国海军使用声纳技术对敌军潜艇进行了大规模探测。声纳的工作是通过一系列的高频、集中的声波束对目标进行探测，然后记录回波。因为在水中声音的速度是已知的，所以对目标距离的计算是非常容易的事情，在二战之前，研究者们受到声纳的启发，开发出了类似于医学诊断的技术。例如在1929年，开始讨论使用超声波探测金属物体，并于1931年获得使用超声波检测固体缺陷的专利[4]。

日本在超声波领域发挥了重要的作用，例如，战争结束后不久，研究人员开始探索医学诊断超声能力。日本也是第一个运用多普勒超声探测的国家，并可以检测到人体内部移动的物体，如血液流经心脏。上世纪50年代，美国和欧洲的研究人员逐渐意识到日本在超声波运用方面的进步，并开始找着手研究其他医疗设施。世界上第一台超声波仪器是以光点的形式在示波器屏幕上显示其结果。其次是使用二维、灰度成像，具有高分辨率、色彩丰富特点，如今利用电脑增强图片的方式很常见。超声波技术在科研、工业和医学等领域的运用将会越来越广泛。文献综述

1。3 超声波简介

声音是由弹性介质传播的机械振动，人类可以听到的声音频率在20Hz~20KHz范围内。这个范围由声音的频谱定义，其范围对不同的个体也是不同的，一般随着年龄的增长而降低。我们耳朵最敏感的频率在3500Hz左右。20000Hz以上的声音称为超声波，低于20Hz的声音称为次声波[5]。

声音传播的速度取决于它所经过的媒介。在一般情况下，声音的速度与介质的刚度和密度成正例，这是传播介质的基本属性。声音的物理性质和速度会随着环境的变化而变化。在空气，声音的速度取决于温度。在空气中速度约为345m/s，在水中速度约为1500m/s，在一块钢中速度约为5000m/s。表1-1所示不同气体介质中的声速。