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超声波测距原理及应用

超声波被广泛应用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多它的应用。那使用超声波测距的原理是什么,又有什么特点呢?本章节由木槿老师跟大家一起探讨。

1、超声波测距原理

超声波测距原理:超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。其中超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间,根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

超声波测距

(超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t(秒),就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2)

2.超声波测距的应用

超声波指向性强,在介质中传播的距离较远,因此超声波常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

(1)超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播,定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射,利用这一特性,通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离,从而实现无接触测量物体距离。

(2)超声波测距迅速、方便,且不受光线等因素影响,广泛应用于水文液位测量、现场的位置监控、移动机器入探测定位等领域。目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因,提高测量时间差到微秒级,用温度传感器进行声波传播速度的补偿后,我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。

因此,利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。

 

                       

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