電力超聲波測距怎麼測

A. 超聲波測距儀的基本原理是什麼

由於超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關。在使用時，如果傳播介質溫度變化不大，則可近似認為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。

如果對測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法對測量結果加以數值校正。聲速確定後，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。

B. 超聲波測距

超聲波測距原理
超聲波測距原理是通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發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。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離S ,即:
S = v·△t /2 ①
這就是所謂的時間差測距法。

C. 超聲波測距原理不懂

超聲波測距就是你發出去一個你定義好的波形，比如說是ababababab，你發出去後開始計時，他沿著超聲波發射器垂直發射，遇到一個障礙物，這個波就被反射回來了，當你的接收器收到這個波形，abababab，計算他們之間的時間差，在乘以聲波在該溫度下的速度，就是距離，不過這個是去回兩段的，再除以2 就是你與障礙物之間的距離了，要精準的話還要加一個溫度感測器，採集溫度，來對應該溫度的傳播速度。希望對你有幫助

D. 超聲波感測器測距中的相位法測距,幅度法測距和時間檢測法的原理和方法比較,盡量具體點,急用...謝謝了...

我做過超聲測距，採用傳統的發射反射測時法，這是絕大多數用的傳統方法，估計也就是你說的時間法。時間法主要是受感測器響應的影響，有一個死區，限制了最小測距范圍！具體說，發送時餘震（後緣拖尾）接收時前緣延遲，用信號系統話說就是超聲波與感測器以及傳輸媒介不匹配的原因引起，這幾乎是不可解決的難題！因為不匹配是絕對的！這個不匹配就限制了最小測距距離！
幅度法用的比較少，精度和抗干擾性最差，但實現起來容易，甚至可以實現不用單片機的模擬式用指針指示距離，其原理是，超聲波發送是以一定的扇形角發送的，距離越遠，信號損失越大，信號越弱，所以可以根據收到的超聲波幅度大小來推算距離！我個人認為最佳的方式是相位法，用通信術語說叫相干法，讓超聲波按偽隨機系列作脈沖發送（最好是用巴克碼，類似今天手機上的CDMA技術），發送出去的超聲波經過所測距離的傳輸，接收回來的超聲波相當於一列移了相的接收超聲波，於是發送方在發送主超聲波同時，也產生「本地移相超聲波」與反射回來的接收到的接收超聲波比對，當二者完全對齊（同向或者反向對齊）時，此時「本地移相超聲波移向了多少」就反應了所測距離的多少！採用這種辦法可大大消除發感測器餘震和接收拖尾帶來的死區效應，如果解析度能可靠穩定可重復地提高到0.1MM，那時我國的超聲流量計技術在測流上就無形中突破了！

E. 怎樣…測距儀

測距儀，是指一種測定飛機和地面應答台之間斜距的無線電導航設備。它由機載詢問機和地面應答台組成。利用測定電波從飛機到電台之間往返所需時間來決定兩者之間距離的方法。航空上採用1000MHz附近的脈沖波詢問和回答，其作用距離約500km，供航路上使用。此外，為了進近著陸時和微波著陸系統配合，又發展了精密測距儀，利用上升速率更快的脈沖前沿的波形，提高精度，其作用距離約40km。兩種測距儀的工作頻率相同，可以兼容工作。[1]

中文名
測距儀
外文名
Distance Measurement Equipment
原理
光波、聲波、電磁波的反射、干涉
解釋
用於長度、距離測量的儀器
應用領域
電力，水利，通訊，環境等
快速
導航
分類

品牌

測距儀原理

測距儀特點

應用領域

使用知識

選購指南

測距精度

應用
簡介
測距儀是一種測量長度或者距離的工具，同時可以和測角設備或模塊結合測量出角度，面積等參數。測距儀的形式很多，通常是一個長形圓筒，由物鏡、目鏡、顯示裝置（可內置）、電池等部分組成。
激光測距儀也可以發射多次激光脈沖，通過多普勒效應來確定物體是在遠離還是在接近光源。
分類
常見的測距儀從量程上可以分為短程[2] 、中程和高程測距儀；
從測距儀採用的調制對象上可以分為：光電測距儀、聲波測距儀。
光電距儀
光電[3] 測距儀按照測距方法，又分為相位法測距儀和脈沖測距[4] 儀兩種。
脈沖測距儀是利用向目標物體發射一束光，測定目標物將光反射回來的時間，從而計算出儀器與目標物的距離，由於激光具有良好的方向性、單一的波長，所以是光電測距儀一般使用激光作為調制對象，所以脈沖式測距儀又被俗稱為激光測距儀。

利用脈沖法測距的激光測距儀可以達到較寬的測距量程，可以用於室內和室外測量，其典型的測距范圍為3.5米到2000米，高量程的激光測距儀可以達到5000米，軍事用途的激光測距機可以到達更遠的測程。由於具有了測量遠距離測量目標的能力，為了將測距目標直觀的被使用者觀察到，所以激光測距儀一般具有望遠系統，又被稱之為激光測距儀望遠鏡，右圖為三筒的激光測距望遠鏡的典型圖。
激光測距儀的精度主要取決於儀器計算激光發出到接收之間時間的計算準確度，根據所採用的技術和應用場合激光測距儀可以分為精度是1米左右的常規激光測距儀（主要用於戶外運動，狩獵等）和用於測繪、土地丈量、建築、工程應用、軍事等對精度要求較高場合的高精度型激光測距儀。
相位法測距儀是將激光的相位進行調制，通過測量反射回來的激光的相位差來獲得距離的測距儀。由於需要對反射回來的激光相位進行檢相，所以要求接收信號需要具有較強的強度，考慮到人眼的安全性，所以不能採用脈沖式激光測距儀一樣的望遠系統，且量程較小，測距的典型量程是0.5mm到150米，一般相位法激光測距儀採用635納米的（視覺為紅色）激光作為調試對象，又被俗稱紅外測距儀，但其實激光的定義並不是以顏色來定義，而採用635納米的激光測距儀如果對人眼直接照射，會造成不可逆的傷害，請讀者正確使用和防護。
聲波距儀
聲波測距是利用聲波的反射特性而進行測量的一種儀器，一般採用超聲波作為調制對象，即超聲波測距儀。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中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中斷停止計時。 通過不斷檢測產生波發射後遇到障礙物所反射的回波，從而測出發射超聲波和接收到回波的時間差T，然後求出距離L。
由於超聲波的在空氣中傳播的速度受到溫度，濕度，氣壓等影響較大，所以測量誤差較大，且由於超聲波波長較長，導致傳播距離較短，所以一般的超聲波測距儀測量距離比較短，測量精度比較低。但利用超聲波成扇面傳播的特點，其探測范圍較光電測距儀大，在實際工程中被廣泛的應用於安全防護，線纜高度測量，障礙物檢測等領域。

F. 超聲波測距離

一種用於汽車倒車避撞的超聲波無線距離測量系統

Research of Ultrasonic Distance Measurement System
Abstract: A kind of ultrasonic distance measurement system used in the car is designed in this paper. The system includes the lower microcomputer system and the upper microcomputer system. The lower microcomputer system is mainly composed of ultrasonic transmitting circuit, receiving circuit ，wireless communicating mole and microcomputer. The data from the lower microcomputer system is transmitted to the upper microcomputer system by the wireless way. The design principle of ultrasonic distance measurement circuit is analyzed. The design method that the data is transmitted is also introced. The system is of the characteristics of measurement convenience, fast response and stability.
Key words : wireless communicating；microcomputer； ultrasonic；distance measurement；temperature compensation
摘 要：本文介紹一種用於汽車倒車避撞的超聲波無線距離測量系統。系統由下位機與上位機兩部分組成，下位機主要由超聲波發射電路、超聲波接收電路、無線收發模塊及單片機組成，上位機由單片機、無線收發模塊、顯示電路等組成，下位機與上位機之間通過無線收發模塊傳輸信息。文中分析了超聲波測距電路的設計方法，敘述了採用無線通信技術實現數據遠程傳輸的設計思路。該系統測量距離方便、靈活、穩定。
關鍵詞：無線通信；單片機；超聲波；距離測量；溫度補償

1. 引言
隨著經濟的發展，人們的生活水平越來越高。當今，對許多人來說，汽車進入家庭已不再是奢望，但隨之而來的事情就是如何保證汽車使用過程中的安全問題，特別是如何防止汽車與其他物體碰撞的事情發生。據初步調查統計，l5%的汽車事故是由汽車倒車「後視」不良造成的。因此，增強汽車的後視能力，對於提高行車安全，減輕司機的勞動強度和心理壓力，是十分重要的。如果車輛能適時檢測與周圍障礙物的距離並給出警告信息，使司機及早採取行動，可避免車輛相撞事故的發生。
隨著科學技術的發展，用超聲波進行無接觸測量得到了廣泛的應用。超聲波是由機械振動產生的,可在不同介質中以不同的速度傳播，它具有定向性好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小，反射能力較強，在惡劣工作環境下具有一定的適應能力等優點。因此可用於液位測量、車輛自動導航[2]等領域。本文介紹一種基於無線數據傳輸方式的超聲波車輛倒車避撞預警系統。
2. 超聲波測距原理
發射的超聲波遇到障礙物時就會發生反射，反射波可由接收器接收，這樣只要測出超聲波從發送點到反射回來的時間間隔Δt，然後根據公式（1）即可求出超生波從發射處到障礙物之間的距離。
S=CΔt/2 （1）
式中：S—超生波發射處與障礙物間的距離
C—超聲波在介質中的傳播速度
由於超聲波是一種聲波，其聲速C受環境溫度的影響，關系如式（2），因此使用超生波測量距離時應該採用溫度補償的方法對式（1）中的聲速值加以校正。
C=331.4+ 0.61×T （2）
式中：T—環境溫度
3. 硬體電路設計
如圖1，硬體電路主要由單片機、超聲波感測器、溫度測量電路、無線收發模塊等組成。
系統中單片機均採用ATMEL公司的AT89S51作為核心控制晶元，它與MCS-51的指令和引腳兼容[1]，並且具有ISP在線編程功能，便於系統的設計和調試。
超聲波感測器是超聲波測距電路中的重要元件,其性能優劣直接影響到測距准確度和可靠性。通常超聲波感測器有兩類:一類是發射電路和接收電路互相獨立的分體式超聲波感測器,此類感測器測距有效范圍比較大,但不具備防塵、防水性能。另一類是同時具有發射與接收功能的收發一體式超聲波感測器，此類超聲波測距有效范圍比較小,但防塵、防水性能好。該系統選擇分體式超聲波感測器。
考慮到超聲波具有指向性，本系統在汽車尾部左、右兩個部位各安裝一個超聲波傳
感器，適當調整安裝位置，可准確測量汽
車後部障礙物。

如圖1所示，下位機的P1.1、P1.2引腳分別用於控制兩路超聲波發射，INT0，INT1分別用於兩路超聲波信號檢測，P1.3用於溫度檢測，串口RXD、TXD分別連接無線收發模塊A的輸入、輸出端。同樣，上位機串口RXD、TXD分別連接無線收發模塊B的輸入、輸出端，當接收到下位機發送的測量數據時，下位機進行處理，然後顯示測量結果，當車輛離障礙物的距離超過安全警戒線時發出報警信號。
實際安裝時，該系統的下位機部分安裝在汽車的尾部，上位機部分安裝於駕駛室內。
3.1 超聲波發射電路
超聲波發射電路由超聲波換能器（或稱超聲波振頭）和超聲波發生器兩部分組成，電路如圖2所示。系統中，超聲波換能器的型號為CSB40T，它將超聲波發生器提供的電信號轉換為機械振動並發射出去。40KHz的超聲波信號是利用NE555時基電路振盪產生的，振盪頻率f ≈1.44/((R22+2×R23)×C21)，通過R23調節信號頻率，使之與換能器的40KHz固有頻率一致。工作時，下位機通過P1.1口定時向超聲波發生電路發出控制信號，超聲波發生電路產生40KHz的調制脈沖，經換能器轉換為超聲波信號向前方空間發射。

3.2 超聲波接收電路
超聲波接收電路採用了集成電路CX20106A，CX20106A是日本索尼公司生產的紅外遙控信號接收集成電路，它由前置放大、自動偏壓控制、振幅放大、峰值檢波和整形電路組成。該集成電路紅外發射的頻率38KHZ，超聲波換能器的固有頻率是40KHz，適當設計CX20106A外圍電路參數,就可以將其用於超聲波的接收放大電路，如圖3所示，引腳1為CX20106A信號輸入端，引腳2為CX20106A的RC網路連接端，引腳3為CX20106A檢波電容連接端，
引腳4為CX20106A的接地端，引腳5為CX20106A帶通濾波器中心設置端，引腳6為CX20106A積分電容連接端，引腳7為CX20106A信號輸出端，引腳8為CX20106A供電電源端。

工作時，換能器CSB40T將所接收到的微弱聲波振動信號轉化成為電信號，送給CX20106A的輸入端1，當CX20106A接收到信號時，7腳就會輸出一個低電平，可用於下位機的中斷信號源。當下位機接收到中斷信號時，說明檢測到了反射回來的超聲波，下位機就進入中斷狀態，開始距離計算，並將計算結果發送給上位機。
3.3溫度檢測電路
溫度檢測電路採用DALLS公司的1-WIRE式匯流排器件DS18B20數字溫度感測器，電路連接非常簡單，但是必須保證時序與單片機嚴格同步。DS18B20具有9，10，11，和12位轉換精度，未編程時默認精度為12位，測量精度一般為0.5℃，軟體處理後可達0.1℃。溫度輸出以16位符號擴展的二進制數形式提供，低位在先，以0.0625℃/ LSB形式表達，高五位為擴展符號位。轉換周期與轉換精度設定有關，9位精度時，最大轉換時間為93.75ms；12位精度時，最大轉化時間為750ms。在本系統中採用默認的12位精度。關於DS18B20的使用方法可參考有關書籍。
3．4 數據無線收發模塊
為避免在車內鋪設電纜，系統的上位機部分與下位機部分採用無線的方式進行通信。
無線通信模塊採用PTR2000，它是收發一體的工作在國際通用數傳頻段433MHz的無線通信模塊，最高傳輸速率可以達到20Kbit/s，功耗低，待機狀態下僅為8μA，可以直接與單片機的串口連接使用。PTR2000的引腳定義如下：TXE是發送控制端；PWR是節能控制端；DI是數據輸入端；DO是數據輸出端；CS是頻道選擇端。
硬體連接時，由單片機3個通用I/O口分別控制TXE、PWR、CS，單片機的串口與DI，DO連接。TXE為1時，為發送狀態，TXE為0時，為接收狀態。狀態轉換需要5毫秒。PWR為0時，為節電待機狀態，此時模塊無法進行接收或者發送。
無線通信具有無需布線、便於安裝、靈活性強等諸多優點，但是數據在傳輸過程中難以避免的會產生誤碼，而且產生誤碼的幾率要遠遠大於有線網路，並且誤碼的產生與多方面的因素有關，因此有很大的不確定性。所以必須採用一種差錯控制機制，該系統採用停止等待協議來實現差錯控制。此外，還採用校驗機制以確定何時需要重傳，CRC校驗碼的檢錯能力很強，它除了能檢查出離散傳輸錯誤外，還能檢查出突發傳輸錯誤。考慮到硬體和傳輸的開銷問題，使用CRC16校驗碼。
PTR2000靈敏性很高，在無載波的情況下在接收端會產生隨機的數據，因此需制定傳輸協議，格式如表1所示。通信協議中，必須在有效數據前加上兩個或多個固定的前導字元作為同步信號，使得接收端能夠辨別出有效數據的開始。

前導字元採用0xAA、0xAA、0xFF、0x00共4位元組，其中前兩個位元組為同步信號，後兩個位元組為幀開始標志，接收端只要能夠接收到0xAA、0xAA、0xFF與0x00，就可以認為新的一幀開始了。幀類型分為數據幀、有序數據幀、控制命令幀、確認幀等多種幀類型。幀編號為可選項，與幀類型相關，只有幀類型是有序數據幀時才有效。校驗為2位元組CRC16校驗碼。幀結束標志：為0x00。
4.軟體設計
4.1下位機程序設計
下位機程序主要由數據通信程序、距離計算程序、溫度補償程序等組成。
距離計算程序流程圖如圖4所示。

溫度補償通常有兩種方法：一種方法是每次按照公式C=331.4+ 0.61×T計算當前聲速C，進行溫度補償。其特點是：根據當時的溫度得到精確聲速，從而計算得到的距離值也比較精確，但程序中牽涉到浮點數運算，由微處理器系統實現，難度較大。另一種方法是將溫度與聲速的對應關系列成溫度---聲速二維表，固化到系統中。溫度補償時，根據溫度---聲速表，查取最接近當前溫度的那個溫度所對應的聲速值，此聲速值即作為當前聲速。其特點是：避開了復雜的浮點運算和浮點運算後各位元組的提取操作，這樣既保證了一定的精度要求，又可以避免浮點運算。因此本系統採用方法二進行溫度補償。程序流程圖略。
4．2 上位機主程序設計
上位機與下位機通信時，上位機按照通信協議格式將開始測量命令發送給下位機，下位機接收到命令後就開始測量汽車離障礙物的距離，然後將測量結果發送給上位機，上位機先判斷前導字元來確定是否為有效數據，若是有效數據，則解開封包進行相應操作，否則丟棄該數據包，上位機再按照同樣的方式繼續發命令、接收數據，直到接收到正確的數據為止。程序流程圖如圖5所示。

5 結束語
通過對系統硬體電路和軟體的合理設計，本系統能在-20℃到50℃之間正常工作，三位數碼管以厘米為單位顯示距離，能准確判斷距離汽車1.5米內的物體並及時報警，提高了汽車倒車的安全性。本文的創新點是在汽車防撞系統中採用了數據無線通信策略，減少了車內布線。
參考文獻：
[1]MCS-51系列單片機應用系統設計，何立民，北京航空航天大學出版社，1990年.
[2]高准確度超聲波測距儀的研製，趙珂，向瑛等，感測器技術,2003年第2期.
[3]無線通信在嵌入式系統中的應用，曹玲芝，石軍等，微計算機信息，2005年第11期

作者簡介：
曹玲芝，女，1965年生，碩士，副教授，主要從事遠程測控技術研究。
聯系方式：鄭州輕工業學院電氣信息工程學院辦公室 郵編 450002
Email: [email protected]
任亞萍，女，1973年生,碩士生,主要從事計算機技術研究.

G. 超聲波測距的原理是什麼

超聲波測距原理是通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發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。超聲波在空氣中的傳播速度為v,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t,就可以計算出發射點距障礙物的距離S,即:
這就是所謂的時間差測距法。
由於超聲波也是一種聲波,其聲速C與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大,則可認為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334米/秒,但其傳播速度V易受空氣中溫度、濕度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1℃,聲速增加約0.6米/秒。如果測距精度要求很高,則應通過溫度補償的方法加以校正（本系統正是採用了溫度補償的方法）。已知現場環境溫度T時,超聲波傳播速度V的計算公式為：
聲速確定後,只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距儀的機理。

H. 超聲波感測器如何測距

超聲波感測器測距工作原理：超聲波感測器是將超聲波信號轉換成其他能量信號（通常是電信號）的感測器。超聲波是指頻率大於20 kHz的在彈性介質中產生的機械震盪波，其具有指向性強、能量消耗緩慢、傳播距離相對較遠等特點，因此常被用於非接觸測距。由於超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。，因此超聲波測距對環境有較好的適應能力，此外超聲波測量在實時、精度、價格也能得到很好的折中。
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。其原理是超聲波感測器發射一定頻率的超聲波，藉助空氣媒質傳播，到達測量目標或障礙物後反射回來，經反射後由超聲波接收器接收脈沖，其所經歷的時間即往返時間，往返時間與超聲波傳播的路程的遠近有關。

I. 超聲波測距方法有哪些

對於第一個問題：
超聲波測距，通常在10米以內，但也有個別廠家做到幾十米甚至百米的。超聲波測距有以下幾個特點：1、頻率越高，精度也越高，但檢測距離越近（空氣衰減增大）；2、輸出功率越高、靈敏度越高，檢測距離也越遠（雖然是廢話，但我必須寫上）；3、通常檢測角度小的，測距范圍略遠；4、以上因素所造成的影響加起來，可能沒有被測物體帶來的影響更大：例如一個剛性表面（例如鋼板）和一根鐵絲、或者在鋼板表面鋪滿吸音綿、或者把鋼板與探頭法線夾角從垂直改為傾斜45度等等，這些因素所帶來的影響最大的。這也許不太容易理解，如果把超聲波比作可見光，那麼剛性表面可以理解成鏡子，要想讓你發現距離很遠的人，對方用鏡子『晃』你是最好不過的了。但如果把鏡子罩上黑紙，或者把鏡子傾斜45度所帶來的影響，你我可想而知，超聲波也一樣。
第二個問題：
一個單片機上同時使用幾個不同頻率的超聲波模塊，這就是軟體程序的問題，沒有什麼難度，大學生就可以做，我想你一定也沒問題。關於測距模塊，從20khz~400khz，測距范圍從0.1m~30m這些都不難購到，技術也不是很難。問題是，你能找到這么多頻率的探頭么？雖然超聲波探頭的各種頻率都有，但它是針對量程來劃分的，同一個量程里，頻率都很接近（例如3-10米測距基本都是40khz）。你要在同一個量程里找出4種不同頻率來，恐怕是有難度的。當然你也可以用4種不同的頻率來驅動同一種探頭。可是，若4個頻率中的某個頻率與探頭的中心頻率差別大了（例如超過5%），會導致效率大幅減低，如果頻率差別小了，識別、區分他們又有困難，例如對於一個40khz的探頭，一般廠家規定的下限和上限也就是38khz~42khz，我們就算冒險用到37khz~43khz（從可靠性和穩定性考慮，我不贊成這么用），你需要區分37khz、39khz、41khz、43khz四種頻率的反饋信號，如此以來，常規的測距電路是不能用了，你需要研究一種全新的測距方案來識別他們，而且不能影響正常的計時精度，我建議你參考一些微波雷達的技術。

J. 超聲波測距模塊使用

一、超聲波測距模塊的類型

四、超聲波測距的應用

1. 超聲波測距，可應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用於如液位、井深、管道長度的測量等場合。

2. 測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。