超聲波傳感器測距方法詳解

在日常生產(chǎn)生活中，超聲波測距傳感器主要應(yīng)用于汽車的倒車?yán)走_、及機器人自動避障行走、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場例如：液位、井深、管道長度等需要自動進行非接觸測距的場合。目前有兩種常用的超聲波測距方案。一種是基于單片機或者嵌入式設(shè)備的超聲波測距系統(tǒng)，一種是基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)的超聲波測距系統(tǒng)。想要了解超聲波測距傳感器的相關(guān)應(yīng)用設(shè)計首先我們必須了解超聲波傳感器測距的工作原理。

超聲波傳感器測距工作原理

超聲波傳感器是將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其他能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波是指頻率大于20 kHz的在彈性介質(zhì)中產(chǎn)生的機械震蕩波，其具有指向性強、能量消耗緩慢、傳播距離相對較遠(yuǎn)等特點，因此常被用于非接觸測距。由于超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。，因此超聲波測距對環(huán)境有較好的適應(yīng)能力，此外超聲波測量在實時、精度、價格也能得到很好的折衷。

目前超聲波測距的方法有多種：如往返時間檢測法、相位檢測法、聲波幅值檢測法。其原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波，借助空氣媒質(zhì)傳播，到達測量目標(biāo)或障礙物后反射回來，經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖，其所經(jīng)歷的時間即往返時間，往返時間與超聲波傳播的路程的遠(yuǎn)近有關(guān)。測試傳輸時間可以得出距離例如：

假定s為被測物體到測距儀之間的距離，測得的時間為t／s，超聲波傳播速度為v／m·s－1表示，則有關(guān)系式(1)

s=vt／2 (1)

在精度要求較高的情況下，需要考慮溫度對超聲波傳播速度的影響，按式(2)對超聲波傳播速度加以修正，以減小誤差。

v=331．4+0．607T (2)

式中，T為實際溫度單位為℃，v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度單位為m／s。

超聲波測距傳感器工作原理

超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時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時。而超聲波測距傳感器，采用超聲波回波測距原理，運用精確的時差測量技術(shù)，檢測傳感器與目標(biāo)物之間的距離，采用小角度，小盲區(qū)超聲波傳感器，具有測量準(zhǔn)確，無接觸，防水，防腐蝕， 低成本等優(yōu)點。超聲波測距傳感器常用的方式是1個放射頭對應(yīng)1個接收頭，也是多個發(fā)射頭對應(yīng)1個接收頭基于超聲波測距的簡單、易于操作和無損傷等特點所以

要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距傳感器的工作原理。

對于超聲波測距工釆網(wǎng)小編向大家推薦一款韓國Hagisonic 超聲波測距傳感器模塊 - HG-C40U。

超聲波測距傳感器模塊擁有兩種可選傳輸模式，分別是自由運行模式：有電源時，傳感器自身發(fā)送觸發(fā)和突發(fā)信號(用于基本應(yīng)用)；外部觸發(fā)模式：外部系統(tǒng)(控制器或處理器電路)控制觸發(fā)信號用于高級應(yīng)用，這兩種模式適用于各種用途，此外該傳感器還涉及兩種輸入電源一種是低壓(5V)適用于處理器電路另一種是高壓(12V)適用于控制器可測量到障礙物的距離為3.5m (at 5V)、5m (at 12V)，并用UART通訊發(fā)送數(shù)據(jù)，分辨率在5mm以內(nèi)。另一方面在各種場合用戶可根據(jù)自身環(huán)境選擇不同的設(shè)置模式比如自由運行/ UART觸發(fā)/外部觸發(fā)設(shè)置等，同時也可根據(jù)測UART通訊波特率設(shè)定決定是否設(shè)置使用環(huán)形緩沖區(qū)，輸出信號具有高性能ASIC芯片，保證穩(wěn)定傳輸、靈敏接收等特點，因此傳感器到PC的通訊使用‘接口板’(RS232,功率調(diào)節(jié)器)數(shù)據(jù)顯示使用PC上的監(jiān)控程序(可用超級終端)可以將實際接收的超聲波實時放大用UART(ASCII, mm)輸出距離數(shù)在根據(jù)實時將探測信號轉(zhuǎn)為TTL電平矩形信號(方波)。