图 3-3 超声波模块实物图

在这一系统中使用定时器 0 来完成对于系统中时间的定时测量，TCNTT0 预设 值 0XCE，时间 T 通过下式计算：

T = （溢出次数 * （0XFF 。 0XCE））/ 1000 其中初值于分频有关。

3。3。1 超声波的特性

一般认为，将振动频率超过 20kHz 的波型称之为超声波，超声波在空气中传 播时，由于其振动频率超出人耳朵可识别的范围（图 3-4），因而无法引起人的 听觉，即人听不到超声波的声音。自超声波被发现以来，人们对其进行大量的研 究和应用，由于超声波具有良好的激发和传播特性，并且零辐射，开发生产成本 相对较低，因此现已在各行各业中具有广泛的应用。文献综述

图 3-4 人的听觉范围

超声波的特性有：

（1）束射特性

（2）超声波的声压特性 无论是纵波还是横波、表面波等不同的超声波，其超声波能量在传递过程中，

均依靠质点的振动实现，微观质点的高频振动达到一定幅度的时候，可造成宏观 介质的振动，即引起介质机械效应。由于超声波频率一般都非常高，质点振动加 速度也非常大，当振动振动频率与介质某一阶固有频率一致的时候，可引起介质 强烈的振动，进而导致物体承受压力发生一定变化。

3。3。2 超声波换能器

超声波传感器是用来完成声波的产生和接收的装置，常称之为探头，由于其 实现是电能于机械能的转换，因此也称之为换能器。

换能器中通过压电片实现机械能与电能转换。压电晶片的材料有很多 种。压电晶片一般由金属或者塑料材质的外套包裹着，由于晶片的体积大小，重 量各不相同，导致每一个的超声波探头的功能也不一样。

超声波传感器的主要主要性能指标包括：

（1）工作频率：当压电片激发振动频率与压电片某一阶固有频率一致的时 候，可引起介质强烈的振动，即达到共振，此时晶片振动幅度大，能量传递效率 高。

（2）灵敏度：灵敏度主要由晶片自身性质决定。晶体材质的机电耦合系数 越大，它的灵敏度就越高来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

（3）工作温度:每一种压电材料的居里点都不一样，所以导致了每一种材料 制成的探头的工作温度都不一样。

人耳的可听声的范围是 20Hz 到 20kHz，频率超过此种范围的声波均不可引 起人的听觉。由于超声波在介质中传递速度一致，频率不同时，传递的波长也不 同，对于频率较高的超声波，其波长较短，传递方向性好但绕射性差，但是他的 反射能力就越强。根据超声波的这一特点我们制成了超声波传感器，超声波在空 气中的速度为 340m/s。这次设计中选用的是压电式的材料制成。目前，由于压 电材料具有良好的压电特征，生产成本较低，因此针对压电材料等智能材料的研 究越来越多，基于压电材料而生产的压电式超声波探头得到了广泛的应用。

3。4 超声波传感器原理

根据压电材料的压电特性制成超声波传感器，常见结构图如3。5所示，其中 晶振片和共振片是其主要部件之一。

在超声波激发过程中，压电材料实现的是将电能转化为机械能，并激发质点 的振动。为增大振动幅度可通过调节激发频率达到探头共振板的共振，完成超声 波在介质中的激发进而在介质中传播。为了便于区分，常见超声激发探头称之为 超声波换能器。相反的，介质中的质点振动还可引起超声探头上共振板的振动， 共振板的振动带动压电材料的振动，根据压电材料的逆压电特性，在压电晶片两 端产生电荷，完成机械能向电能的转换，并被系统所采集，由于电荷的变化规律 与振动规律一致，采集电荷变化即完成了超声波的采集工作，超声波接收探头称 之为接收换能器。 STC89C52单片机超声波测距系统设计(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_84405.html