电力超声波测距怎么测

A. 超声波测距仪的基本原理是什么

由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关。在使用时，如果传播介质温度变化不大，则可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的。

如果对测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对测量结果加以数值校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。

B. 超声波测距

超声波测距原理
超声波测距原理是通过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时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。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即:
S = v·△t /2 ①
这就是所谓的时间差测距法。

C. 超声波测距原理不懂

超声波测距就是你发出去一个你定义好的波形，比如说是ababababab，你发出去后开始计时，他沿着超声波发射器垂直发射，遇到一个障碍物，这个波就被反射回来了，当你的接收器收到这个波形，abababab，计算他们之间的时间差，在乘以声波在该温度下的速度，就是距离，不过这个是去回两段的，再除以2 就是你与障碍物之间的距离了，要精准的话还要加一个温度传感器，采集温度，来对应该温度的传播速度。希望对你有帮助

D. 超声波传感器测距中的相位法测距,幅度法测距和时间检测法的原理和方法比较,尽量具体点,急用...谢谢了...

我做过超声测距，采用传统的发射反射测时法，这是绝大多数用的传统方法，估计也就是你说的时间法。时间法主要是受传感器响应的影响，有一个死区，限制了最小测距范围！具体说，发送时余震（后缘拖尾）接收时前缘延迟，用信号系统话说就是超声波与传感器以及传输媒介不匹配的原因引起，这几乎是不可解决的难题！因为不匹配是绝对的！这个不匹配就限制了最小测距距离！
幅度法用的比较少，精度和抗干扰性最差，但实现起来容易，甚至可以实现不用单片机的模拟式用指针指示距离，其原理是，超声波发送是以一定的扇形角发送的，距离越远，信号损失越大，信号越弱，所以可以根据收到的超声波幅度大小来推算距离！我个人认为最佳的方式是相位法，用通信术语说叫相干法，让超声波按伪随机系列作脉冲发送（最好是用巴克码，类似今天手机上的CDMA技术），发送出去的超声波经过所测距离的传输，接收回来的超声波相当于一列移了相的接收超声波，于是发送方在发送主超声波同时，也产生“本地移相超声波”与反射回来的接收到的接收超声波比对，当二者完全对齐（同向或者反向对齐）时，此时“本地移相超声波移向了多少”就反应了所测距离的多少！采用这种办法可大大消除发传感器余震和接收拖尾带来的死区效应，如果分辨率能可靠稳定可重复地提高到0.1MM，那时我国的超声流量计技术在测流上就无形中突破了！

E. 怎样…测距仪

测距仪，是指一种测定飞机和地面应答台之间斜距的无线电导航设备。它由机载询问机和地面应答台组成。利用测定电波从飞机到电台之间往返所需时间来决定两者之间距离的方法。航空上采用1000MHz附近的脉冲波询问和回答，其作用距离约500km，供航路上使用。此外，为了进近着陆时和微波着陆系统配合，又发展了精密测距仪，利用上升速率更快的脉冲前沿的波形，提高精度，其作用距离约40km。两种测距仪的工作频率相同，可以兼容工作。[1]

中文名
测距仪
外文名
Distance Measurement Equipment
原理
光波、声波、电磁波的反射、干涉
解释
用于长度、距离测量的仪器
应用领域
电力，水利，通讯，环境等
快速
导航
分类

品牌

测距仪原理

测距仪特点

应用领域

使用知识

选购指南

测距精度

应用
简介
测距仪是一种测量长度或者距离的工具，同时可以和测角设备或模块结合测量出角度，面积等参数。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、显示装置（可内置）、电池等部分组成。
激光测距仪也可以发射多次激光脉冲，通过多普勒效应来确定物体是在远离还是在接近光源。
分类
常见的测距仪从量程上可以分为短程[2] 、中程和高程测距仪；
从测距仪采用的调制对象上可以分为：光电测距仪、声波测距仪。
光电距仪
光电[3] 测距仪按照测距方法，又分为相位法测距仪和脉冲测距[4] 仪两种。
脉冲测距仪是利用向目标物体发射一束光，测定目标物将光反射回来的时间，从而计算出仪器与目标物的距离，由于激光具有良好的方向性、单一的波长，所以是光电测距仪一般使用激光作为调制对象，所以脉冲式测距仪又被俗称为激光测距仪。

利用脉冲法测距的激光测距仪可以达到较宽的测距量程，可以用于室内和室外测量，其典型的测距范围为3.5米到2000米，高量程的激光测距仪可以达到5000米，军事用途的激光测距机可以到达更远的测程。由于具有了测量远距离测量目标的能力，为了将测距目标直观的被使用者观察到，所以激光测距仪一般具有望远系统，又被称之为激光测距仪望远镜，右图为三筒的激光测距望远镜的典型图。
激光测距仪的精度主要取决于仪器计算激光发出到接收之间时间的计算准确度，根据所采用的技术和应用场合激光测距仪可以分为精度是1米左右的常规激光测距仪（主要用于户外运动，狩猎等）和用于测绘、土地丈量、建筑、工程应用、军事等对精度要求较高场合的高精度型激光测距仪。
相位法测距仪是将激光的相位进行调制，通过测量反射回来的激光的相位差来获得距离的测距仪。由于需要对反射回来的激光相位进行检相，所以要求接收信号需要具有较强的强度，考虑到人眼的安全性，所以不能采用脉冲式激光测距仪一样的望远系统，且量程较小，测距的典型量程是0.5mm到150米，一般相位法激光测距仪采用635纳米的（视觉为红色）激光作为调试对象，又被俗称红外测距仪，但其实激光的定义并不是以颜色来定义，而采用635纳米的激光测距仪如果对人眼直接照射，会造成不可逆的伤害，请读者正确使用和防护。
声波距仪
声波测距是利用声波的反射特性而进行测量的一种仪器，一般采用超声波作为调制对象，即超声波测距仪。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，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中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。
由于超声波的在空气中传播的速度受到温度，湿度，气压等影响较大，所以测量误差较大，且由于超声波波长较长，导致传播距离较短，所以一般的超声波测距仪测量距离比较短，测量精度比较低。但利用超声波成扇面传播的特点，其探测范围较光电测距仪大，在实际工程中被广泛的应用于安全防护，线缆高度测量，障碍物检测等领域。

F. 超声波测距离

一种用于汽车倒车避撞的超声波无线距离测量系统

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：本文介绍一种用于汽车倒车避撞的超声波无线距离测量系统。系统由下位机与上位机两部分组成，下位机主要由超声波发射电路、超声波接收电路、无线收发模块及单片机组成，上位机由单片机、无线收发模块、显示电路等组成，下位机与上位机之间通过无线收发模块传输信息。文中分析了超声波测距电路的设计方法，叙述了采用无线通信技术实现数据远程传输的设计思路。该系统测量距离方便、灵活、稳定。
关键词：无线通信；单片机；超声波；距离测量；温度补偿

1. 引言
随着经济的发展，人们的生活水平越来越高。当今，对许多人来说，汽车进入家庭已不再是奢望，但随之而来的事情就是如何保证汽车使用过程中的安全问题，特别是如何防止汽车与其他物体碰撞的事情发生。据初步调查统计，l5%的汽车事故是由汽车倒车“后视”不良造成的。因此，增强汽车的后视能力，对于提高行车安全，减轻司机的劳动强度和心理压力，是十分重要的。如果车辆能适时检测与周围障碍物的距离并给出警告信息，使司机及早采取行动，可避免车辆相撞事故的发生。
随着科学技术的发展，用超声波进行无接触测量得到了广泛的应用。超声波是由机械振动产生的,可在不同介质中以不同的速度传播，它具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小，反射能力较强，在恶劣工作环境下具有一定的适应能力等优点。因此可用于液位测量、车辆自动导航[2]等领域。本文介绍一种基于无线数据传输方式的超声波车辆倒车避撞预警系统。
2. 超声波测距原理
发射的超声波遇到障碍物时就会发生反射，反射波可由接收器接收，这样只要测出超声波从发送点到反射回来的时间间隔Δt，然后根据公式（1）即可求出超生波从发射处到障碍物之间的距离。
S=CΔt/2 （1）
式中：S—超生波发射处与障碍物间的距离
C—超声波在介质中的传播速度
由于超声波是一种声波，其声速C受环境温度的影响，关系如式（2），因此使用超生波测量距离时应该采用温度补偿的方法对式（1）中的声速值加以校正。
C=331.4+ 0.61×T （2）
式中：T—环境温度
3. 硬件电路设计
如图1，硬件电路主要由单片机、超声波传感器、温度测量电路、无线收发模块等组成。
系统中单片机均采用ATMEL公司的AT89S51作为核心控制芯片，它与MCS-51的指令和引脚兼容[1]，并且具有ISP在线编程功能，便于系统的设计和调试。
超声波传感器是超声波测距电路中的重要元件,其性能优劣直接影响到测距准确度和可靠性。通常超声波传感器有两类:一类是发射电路和接收电路互相独立的分体式超声波传感器,此类传感器测距有效范围比较大,但不具备防尘、防水性能。另一类是同时具有发射与接收功能的收发一体式超声波传感器，此类超声波测距有效范围比较小,但防尘、防水性能好。该系统选择分体式超声波传感器。
考虑到超声波具有指向性，本系统在汽车尾部左、右两个部位各安装一个超声波传
感器，适当调整安装位置，可准确测量汽
车后部障碍物。

如图1所示，下位机的P1.1、P1.2引脚分别用于控制两路超声波发射，INT0，INT1分别用于两路超声波信号检测，P1.3用于温度检测，串口RXD、TXD分别连接无线收发模块A的输入、输出端。同样，上位机串口RXD、TXD分别连接无线收发模块B的输入、输出端，当接收到下位机发送的测量数据时，下位机进行处理，然后显示测量结果，当车辆离障碍物的距离超过安全警戒线时发出报警信号。
实际安装时，该系统的下位机部分安装在汽车的尾部，上位机部分安装于驾驶室内。
3.1 超声波发射电路
超声波发射电路由超声波换能器（或称超声波振头）和超声波发生器两部分组成，电路如图2所示。系统中，超声波换能器的型号为CSB40T，它将超声波发生器提供的电信号转换为机械振动并发射出去。40KHz的超声波信号是利用NE555时基电路振荡产生的，振荡频率f ≈1.44/((R22+2×R23)×C21)，通过R23调节信号频率，使之与换能器的40KHz固有频率一致。工作时，下位机通过P1.1口定时向超声波发生电路发出控制信号，超声波发生电路产生40KHz的调制脉冲，经换能器转换为超声波信号向前方空间发射。

3.2 超声波接收电路
超声波接收电路采用了集成电路CX20106A，CX20106A是日本索尼公司生产的红外遥控信号接收集成电路，它由前置放大、自动偏压控制、振幅放大、峰值检波和整形电路组成。该集成电路红外发射的频率38KHZ，超声波换能器的固有频率是40KHz，适当设计CX20106A外围电路参数,就可以将其用于超声波的接收放大电路，如图3所示，引脚1为CX20106A信号输入端，引脚2为CX20106A的RC网络连接端，引脚3为CX20106A检波电容连接端，
引脚4为CX20106A的接地端，引脚5为CX20106A带通滤波器中心设置端，引脚6为CX20106A积分电容连接端，引脚7为CX20106A信号输出端，引脚8为CX20106A供电电源端。

工作时，换能器CSB40T将所接收到的微弱声波振动信号转化成为电信号，送给CX20106A的输入端1，当CX20106A接收到信号时，7脚就会输出一个低电平，可用于下位机的中断信号源。当下位机接收到中断信号时，说明检测到了反射回来的超声波，下位机就进入中断状态，开始距离计算，并将计算结果发送给上位机。
3.3温度检测电路
温度检测电路采用DALLS公司的1-WIRE式总线器件DS18B20数字温度传感器，电路连接非常简单，但是必须保证时序与单片机严格同步。DS18B20具有9，10，11，和12位转换精度，未编程时默认精度为12位，测量精度一般为0.5℃，软件处理后可达0.1℃。温度输出以16位符号扩展的二进制数形式提供，低位在先，以0.0625℃/ LSB形式表达，高五位为扩展符号位。转换周期与转换精度设定有关，9位精度时，最大转换时间为93.75ms；12位精度时，最大转化时间为750ms。在本系统中采用默认的12位精度。关于DS18B20的使用方法可参考有关书籍。
3．4 数据无线收发模块
为避免在车内铺设电缆，系统的上位机部分与下位机部分采用无线的方式进行通信。
无线通信模块采用PTR2000，它是收发一体的工作在国际通用数传频段433MHz的无线通信模块，最高传输速率可以达到20Kbit/s，功耗低，待机状态下仅为8μA，可以直接与单片机的串口连接使用。PTR2000的引脚定义如下：TXE是发送控制端；PWR是节能控制端；DI是数据输入端；DO是数据输出端；CS是频道选择端。
硬件连接时，由单片机3个通用I/O口分别控制TXE、PWR、CS，单片机的串口与DI，DO连接。TXE为1时，为发送状态，TXE为0时，为接收状态。状态转换需要5毫秒。PWR为0时，为节电待机状态，此时模块无法进行接收或者发送。
无线通信具有无需布线、便于安装、灵活性强等诸多优点，但是数据在传输过程中难以避免的会产生误码，而且产生误码的几率要远远大于有线网络，并且误码的产生与多方面的因素有关，因此有很大的不确定性。所以必须采用一种差错控制机制，该系统采用停止等待协议来实现差错控制。此外，还采用校验机制以确定何时需要重传，CRC校验码的检错能力很强，它除了能检查出离散传输错误外，还能检查出突发传输错误。考虑到硬件和传输的开销问题，使用CRC16校验码。
PTR2000灵敏性很高，在无载波的情况下在接收端会产生随机的数据，因此需制定传输协议，格式如表1所示。通信协议中，必须在有效数据前加上两个或多个固定的前导字符作为同步信号，使得接收端能够辨别出有效数据的开始。

前导字符采用0xAA、0xAA、0xFF、0x00共4字节，其中前两个字节为同步信号，后两个字节为帧开始标志，接收端只要能够接收到0xAA、0xAA、0xFF与0x00，就可以认为新的一帧开始了。帧类型分为数据帧、有序数据帧、控制命令帧、确认帧等多种帧类型。帧编号为可选项，与帧类型相关，只有帧类型是有序数据帧时才有效。校验为2字节CRC16校验码。帧结束标志：为0x00。
4.软件设计
4.1下位机程序设计
下位机程序主要由数据通信程序、距离计算程序、温度补偿程序等组成。
距离计算程序流程图如图4所示。

温度补偿通常有两种方法：一种方法是每次按照公式C=331.4+ 0.61×T计算当前声速C，进行温度补偿。其特点是：根据当时的温度得到精确声速，从而计算得到的距离值也比较精确，但程序中牵涉到浮点数运算，由微处理器系统实现，难度较大。另一种方法是将温度与声速的对应关系列成温度---声速二维表，固化到系统中。温度补偿时，根据温度---声速表，查取最接近当前温度的那个温度所对应的声速值，此声速值即作为当前声速。其特点是：避开了复杂的浮点运算和浮点运算后各字节的提取操作，这样既保证了一定的精度要求，又可以避免浮点运算。因此本系统采用方法二进行温度补偿。程序流程图略。
4．2 上位机主程序设计
上位机与下位机通信时，上位机按照通信协议格式将开始测量命令发送给下位机，下位机接收到命令后就开始测量汽车离障碍物的距离，然后将测量结果发送给上位机，上位机先判断前导字符来确定是否为有效数据，若是有效数据，则解开封包进行相应操作，否则丢弃该数据包，上位机再按照同样的方式继续发命令、接收数据，直到接收到正确的数据为止。程序流程图如图5所示。

5 结束语
通过对系统硬件电路和软件的合理设计，本系统能在-20℃到50℃之间正常工作，三位数码管以厘米为单位显示距离，能准确判断距离汽车1.5米内的物体并及时报警，提高了汽车倒车的安全性。本文的创新点是在汽车防撞系统中采用了数据无线通信策略，减少了车内布线。
参考文献：
[1]MCS-51系列单片机应用系统设计，何立民，北京航空航天大学出版社，1990年.
[2]高准确度超声波测距仪的研制，赵珂，向瑛等，传感器技术,2003年第2期.
[3]无线通信在嵌入式系统中的应用，曹玲芝，石军等，微计算机信息，2005年第11期

作者简介：
曹玲芝，女，1965年生，硕士，副教授，主要从事远程测控技术研究。
联系方式：郑州轻工业学院电气信息工程学院办公室 邮编 450002
Email: [email protected]
任亚萍，女，1973年生,硕士生,主要从事计算机技术研究.

G. 超声波测距的原理是什么

超声波测距原理是通过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时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。超声波在空气中的传播速度为v,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:
这就是所谓的时间差测距法。
由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/秒,但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1℃,声速增加约0.6米/秒。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T时,超声波传播速度V的计算公式为：
声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。

H. 超声波传感器如何测距

超声波传感器测距工作原理：超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。超声波是指频率大于20 kHz的在弹性介质中产生的机械震荡波，其具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离相对较远等特点，因此常被用于非接触测距。由于超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。，因此超声波测距对环境有较好的适应能力，此外超声波测量在实时、精度、价格也能得到很好的折中。
目前超声波测距的方法有多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间，往返时间与超声波传播的路程的远近有关。

I. 超声波测距方法有哪些

对于第一个问题：
超声波测距，通常在10米以内，但也有个别厂家做到几十米甚至百米的。超声波测距有以下几个特点：1、频率越高，精度也越高，但检测距离越近（空气衰减增大）；2、输出功率越高、灵敏度越高，检测距离也越远（虽然是废话，但我必须写上）；3、通常检测角度小的，测距范围略远；4、以上因素所造成的影响加起来，可能没有被测物体带来的影响更大：例如一个刚性表面（例如钢板）和一根铁丝、或者在钢板表面铺满吸音绵、或者把钢板与探头法线夹角从垂直改为倾斜45度等等，这些因素所带来的影响最大的。这也许不太容易理解，如果把超声波比作可见光，那么刚性表面可以理解成镜子，要想让你发现距离很远的人，对方用镜子‘晃’你是最好不过的了。但如果把镜子罩上黑纸，或者把镜子倾斜45度所带来的影响，你我可想而知，超声波也一样。
第二个问题：
一个单片机上同时使用几个不同频率的超声波模块，这就是软件程序的问题，没有什么难度，大学生就可以做，我想你一定也没问题。关于测距模块，从20khz~400khz，测距范围从0.1m~30m这些都不难购到，技术也不是很难。问题是，你能找到这么多频率的探头么？虽然超声波探头的各种频率都有，但它是针对量程来划分的，同一个量程里，频率都很接近（例如3-10米测距基本都是40khz）。你要在同一个量程里找出4种不同频率来，恐怕是有难度的。当然你也可以用4种不同的频率来驱动同一种探头。可是，若4个频率中的某个频率与探头的中心频率差别大了（例如超过5%），会导致效率大幅减低，如果频率差别小了，识别、区分他们又有困难，例如对于一个40khz的探头，一般厂家规定的下限和上限也就是38khz~42khz，我们就算冒险用到37khz~43khz（从可靠性和稳定性考虑，我不赞成这么用），你需要区分37khz、39khz、41khz、43khz四种频率的反馈信号，如此以来，常规的测距电路是不能用了，你需要研究一种全新的测距方案来识别他们，而且不能影响正常的计时精度，我建议你参考一些微波雷达的技术。

J. 超声波测距模块使用

一、超声波测距模块的类型

四、超声波测距的应用

1. 超声波测距，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

2. 测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。