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超聲波測距的原理
超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí),超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。
超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s),即:s=340t/2 。這就是所謂的時(shí)間差測距法。 超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知,測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間,根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。
由此可見,超聲波測距原理與雷達(dá)原理是一樣的。 測距的公式表示為:L=C×T 式中L為測量的距離長度;C為超聲波在空氣中的傳播速度;T為測量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。 超聲波測距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量,雖然目前的測距量程上能達(dá)到百米,但測量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級。
由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn),是作為液體高度測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達(dá)到毫米級的測量精度,但是目前國內(nèi)的超聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量精度。
通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因,提高測量時(shí)間差到微秒級,以及用LM92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后,我們設(shè)計(jì)的高精度超聲波測距儀能達(dá)到毫米級的測量精度。
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