毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 电子通信 >

PIC16F877a单片机超声波测距系统的软件设计(3)

时间:2021-02-28 10:28来源:毕业论文
图2-1 人耳的听觉范围 2.2 超声波的应用特点 (1)超声波具有较好的指向性,且指向性随频率的升高而增强。因此,超声波在水下声通讯和探伤等领域得

人耳的听觉范围

图2-1 人耳的听觉范围

2.2  超声波的应用特点

(1)超声波具有较好的指向性,且指向性随频率的升高而增强。因此,超声波在水下声通讯和探伤等领域得到广泛的应用。

(2)超声波的频率范围超出了人耳所能识别的频率范围,因此超声波无法被人们感知,在一些高强度的工作场合应用十分广泛。

(3)对于超声波而言,当频率升高时,波长会变短。当超声波波长可以与传播超声波的材料尺寸相比拟时,测量精确度便得以提升。因此,在微测量领域中超声波的应用也十分广泛。

(4)此外,超声波还具有束射特性,吸收特性,能量传送特性和声压特性等。

2.3  超声波测距的原理

    超声波测距的基本原理还是遵从光波的反射折射定律。简而言之,当超声波发射装置发射出的超声波在遇到障碍物时即发生反射,只要在接收端成功的接收到反射的超声波信号,就相当于完成了测距的功能,因为在声速已知的情况下,只要记录超声波从发射端发出和接收端收到信号两个时间点,通过简单的理论计算即可得出所要测量的距离,对发射接收功能加以改进便可提高测距精度。这就是超声波测距的基本原理。

假设物体位于超声波测距装置的某一方向,在发射超声波的同事开始计时,超声波在遇到物体后立刻返回,在接收端接收到反射信号的同时停止计时,便可记录到一个时间t,超声波在空气中传播速度为340m/s,,由此可以计算出测距装置到物体之间的距离s=340t/2。回声探测法就是根据这一原理设计的。由于声速对于不同的温度条件下有所差异,因此在超声波测距装置中添加温度补偿装置便可进行修正,c=331.3+0.606T(m/s),T取摄氏温标。鉴于在一般情况下,超声波传播介质温度变化不大,并且温度对于声速的影响在许多情况下可以忽略不计,则可近似认为超声波在介质中的传播速度是一个定值。若是在测距精度要求较高的情况下,则可对温度补偿进行修正[3],温度与声速的对应关系如表2-1所示:

温度(℃) -30 -20 -10 0 10 20 30 40

声速(m/s) 313 319 325 332 338 344 350 356

表2-1 温度与声速的关系在实验板上,已有的超声波模块发射和接收模块相距一定距离,在要求精确度的情况下,必须要对测距公式进行修正,下面建立模型,如图2-2所示:

超声波测距原理模型

图2-2 超声波测距原理模型

发射模块与物体间的夹角为α,接收模块与物体间的夹角为β,测距结果设为H(H为未知量),接收发射模块之间的距离为2S,发射模块到物体间的距离为L,v是当前温度下的声速,t为发射接收到超声波信号所经历的时间。

超声波传播经过的距离为   (2.3)

由(2.1),(2.2),(2.3)式,可以得到:

在实际应用中,测距的距离范围往往比接收发射模块之间的间隔大好多,因此可以近似将超声波走过距离的一半看成是测距的目标,并且温度的影响可以忽略不计,(2.4)式中的后一个因式的结果为1。因此,最后的公式可简化为 PIC16F877a单片机超声波测距系统的软件设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_70339.html

------分隔线----------------------------
推荐内容