超声波测距模块.doc

超声波测距模块 ，介绍T/R-40超声波收发电路设计以及几套方案,并且详细介绍了一些失败的原因及解决方法。
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　　　　　　　　　　　超声波测距系统 超声波工作原理 超声波应用 超声波发射头研究 超声波发射电路电路设计 超声波测距接收方案设计 超声波测距特点及影响因数 软件设计 参考文献 总结 超声波测距原理： 超声波在相同的传播媒体里(大气条件)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,波动方程描述方法与电磁波是类似的。
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,λ为波长,α为衰减系数。
衰减系数α与声波所在介质及频率的关系为 α=af2
（3） 式中,a为介质常数,f为振动频率。
在空气里,a=2×10-13s2/cm,当振动的声波频率f=40kHz(超声波)代入式(3)可得a=3.2×10-4cm-1,即1/α=31m;若f=30kHz,则1/α=56m。
它的物理意义是: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。
在(1/α)长度上,平面声波的振幅衰减为原来的e分之一,由此可以看出,频率越高,衰减得越厉害,传播的距离也越短。
考虑实际工程测量要求,在设计超声波测距仪时,选用频率f=40kHz的超声波,波长为34000/40000=0.85cm。
超声波测距应用： 1.超声波流量计：测量水的流速，这是因为超声波是一种机械波，依靠介质才能传播，其传播方向受介质运动影响，因此，水可以改变传播方向。
进而可以做出超声波流量计，可应以自来水、工业用水、农业用水等进行测量。
还适用于下水道、农业灌渠、河流等流速的测量。
2.超声波测距仪：用以测量液位、井深、管道长度、建筑测量、厚度测量等。
3.报警器：盲人探路器、防盗报警等 4.定位系统：用以探测超声波发射源位置，在生活中有重要意义，如人说话、呼吸的时候不光产生声波，同样也会产生部分超声波，呼出的气体分子与空气分子碰撞就产生超声波。
气管漏气，轮胎漏气，阀门泄漏、阀门气蚀、齿轮运行、电晕放电等都会产生超声波。
通过接收器看以看出哪里有漏洞。
超声波发射头研究： 保持vi不随f变化，测量数据如下：（频率单位：khz，输出电压为峰峰值，单位V） f 10 20 30 35 38 40 42 45 50 51 52 53 55 60 Vo 9.52 8.16 6.08 5.44 4.32 3.76 4.32 6.48 3.28 1.6 1.92 6.8 8.32 6.32 从图中可以得出结论： >超声波发射的串联谐振频率有两个，一个是40khz，一个是51khz； 其对应的阻抗分别为：1.27kΩ和381Ω 方案一