超声波测距防近视仪背景怎么写

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. 小学生科技创新成果超声波测距仪研究目的

在于锻炼自己的综合能力。小学生科技创新成果超声波测距仪研究目的在于锻炼自己的综合能力。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。

C. 超声波测距仪电路图及各部分的原理

超声波在塑料加工中的应用原理:塑料加工中所用的超声波,现有的几种工作频率有15KHZ,18KHZ,20KHZ,40KHZ.其原理是...2,超声波焊机的组成部分和原理超声波焊接机主要由如下几个部分组成:发生器,气动部分,程序控制部分,换能器部分等.

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距S=Ct/2，式中的C为超声波波速。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。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。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。其系统框图如图1所示。

D. 超声波测距仪的发展历程

随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在[M]。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。
超声波测距与其它非接触式的检测方式方法相比，如电磁的或光学的方法它不受光线，被测对象颜色，电磁干扰等影响。超声波对于被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。因此在液位测量，机械手控制，车辆自动导航，物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辩力，因而其准确度也较其它方法高，而且超声波传感器具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点。
超声波是一种指向性强，能量消耗慢的波。它在介质中传播的距离较远。因而超声波经常用于距离的测量，可解决超长度的测量。
超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性，反射，折射，干涉，衍射，散射。与物理紧密联系，应用灵活。并且更适合与高温，高粉尘，高湿度和高强电磁干扰等恶劣环境下工作。
超声波可用于非接触测量，具有不受光、电磁波以及粉尘等外界因素的干扰的优点，是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，对被测目标无损害。而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关[J]。超声波的这些独特优点越来越受到人们的重视。
在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用课程设计目的是单片机原理与接口技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。通过单片机原理与接口技术的课程设计,使学生初步掌握设计的基本方法。 培养学生分析问题和解决问题的能力；培养学生应用计算机辅助设计和撰写设计说明书的能力。

E. 求 一篇 关于超声波测距 的英文文献及翻译！

原文
Ultrasonic distance meter

Document Type and Number:United States Patent 5442592
Abstract:An ultrasonic distance meter cancels out the effects of temperature and humidity variations by including a measuring unit and a reference unit. In each of the units, a repetitive series of pulses is generated, each having a repetition rate directly related to the respective distance between an electroacoustic transmitter and an electroacoustic receiver. The pulse trains are provided to respective counters, and the ratio of the counter outputs is utilized to determine the distance being measured.
Publication Date:08/15/1995
Primary Examiner:Lobo, Ian J.
一、BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention relates to apparatus for the measurement of distance and, more particularly, to such apparatus which transmits ultrasonic waves between two points.
Precision machine tools must be calibrated. In the past, this has been accomplished utilizing mechanical devices such as calipers, micrometers, and the like. However, the use of such devices does not readily lend itself to automation techniques. It is known that the distance between two points can be determined by measuring the propagation time of a wave travelling between those two points. One such type of wave is an ultrasonic, or acoustic, wave. When an ultrasonic wave travels between two points, the distance between the two points can be measured by multiplying the transit time of the wave by the wave velocity in the medium separating the two points. It is therefore an object of the present invention to provide apparatus utilizing ultrasonic waves to accurately measure the distance between two points.
When the medium between the two points whose spacing is being measured is air, the sound velocity is dependent upon the temperature and humidity of the air. It is therefore a further object of the,present invention to provide apparatus of the type described which is independent of temperature and humidity variations.
二、SUMMARY OF THE INVENTION
The foregoing and additional objects are attained in accordance with the principles of this invention by providing distance measuring apparatus which includes a reference unit and a measuring unit. The reference and measuring units are the same and each includes an electroacoustic transmitter and an electroacoustic receiver. The spacing between the transmitter and the receiver of the reference unit is a fixed reference distance, whereas the spacing between the transmitter and receiver of the measuring unit is the distance to be measured. In each of the units, the transmitter and receiver are coupled by a feedback loop which causes the transmitter to generate an acoustic pulse which is received by the receiver and converted into an electrical pulse which is then fed back to the transmitter, so that a repetitive series of pulses results. The repetition rate of the pulses is inversely related to the distance between the transmitter and the receiver. In each of the units, the pulses are provided to a counter. Since the reference distance is known, the ratio of the counter outputs is utilized to determine the desired distance to be measured. Since both counts are identically influenced by temperature and humidity variations, by taking the ratio of the counts, the resultant measurement becomes insensitive to such variations.
三、BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The foregoing will be more readily apparent upon reading the following description in conjunction with the drawing in which the single FIGURE schematically depicts apparatus constructed in accordance with the principles of this invention.
四、DETAILED DESCRIPTION
Referring now to the drawing, there is shown a measuring unit 10 and a reference unit 12, both coupled to a utilization means 14. The measuring unit 10 includes an electroacoustic transmitter 16 and an electroacoustic receiver 18. The transmitter 16 includes piezoelectric material 20 sandwiched between a pair of electrodes 22 and 24. Likewise, the receiver 18 includes piezoelectric material 26 sandwiched between a pair of electrodes 28 and 30. As is known, by applying an electric field across the electrodes 22 and 24, stress is inced in the piezoelectric material 20. If the field varies, such as by the application of an electrical pulse, an acoustic wave 32 is generated. As is further known, when an acoustic wave impinges upon the receiver 18, this inces stress in the piezoelectric material 26 which causes an electrical signal to be generated across the electrodes 28 and 30. Although piezoelectric transcers have been illustrated, other electroacoustic devices may be utilized, such as, for example, electrostatic, electret or electromagnetic types.
As shown, the electrodes 28 and 30 of the receiver 18 are coupled to the input of an amplifier 34, whose output is coupled to the input of a detector 36. The detector 36 is arranged to provide a signal to the pulse former 38 when the output from the amplifier 34 exceeds a predetermined level. The pulse former 38 then generates a trigger pulse which is provided to the pulse generator 40. In order to enhance the sensitivity of the system, the transcers 16 and 18 are resonantly excited. There is accordingly provided a continuous wave oscillator 42 which provides a continuous oscillating signal at a fixed frequency, preferably the resonant frequency of the transcers 16 and 18. This oscillating signal is provided to the molator 44. To effectively excite the transmitter 16, it is preferable to provide several cycles of the resonant frequency signal, rather than a single pulse or single cycle. Accordingly, the pulse generator 40 is arranged, in response to the application thereto of a trigger pulse, to provide a control pulse to the molator 44 having a time ration equal the time ration of a predetermined number of cycles of the oscillating signal from the oscillator 42. This control pulse causes the molator 44 to pass a "burst" of cycles to excite the transmitter 16.
When electric power is applied to the described circuitry, there is sufficient noise at the input to the amplifier 34 that its output triggers the pulse generator 40 to cause a burst of oscillating cycles to be provided across the electrodes 22 and 24 of the transmitter 16. The transmitter 16 accordingly generates an acoustic wave 32 which impinges upon the receiver 18. The receiver 18 then generates an electrical pulse which is applied to the input of the amplifier 34, which again causes triggering of the pulse generator 40. This cycle repeats itself so that a repetitive series of trigger pulses results at the output of the pulse former 38. This pulse train is applied to the counter 46, as well as to the pulse generator 40.
The transmitter 16 and the receiver 18 are spaced apart by the distance "D" which it is desired to measure. The propagation time "t" for an acoustic wave 32 travelling between the transmitter 16 and the receiver 18 is given by: t=D/V s
where V s is the velocity of sound in the air between the transmitter 16 and the receiver 18. The counter 46 measures the repetition rate of the trigger pulses, which is equal to 1/t. Therefore, the repetition rate is equal to V s /D. The velocity of sound in air is a function of the temperature and humidity of the air, as follows: ##EQU1## where T is the temperature, p is the partial pressure of the water vapor, H is the barometric pressure, Γ w and Γ a are the ratio of constant pressure specific heat to constant volume specific heat for water vapor and dry air, respectively. Thus, although the repetition rate of the trigger pulses is measured very accurately by the counter 46, the sound velocity is influenced by temperature and humidity so that the measured distance D cannot be determined accurately.
In accordance with the principles of this invention, a reference unit 12 is provided. The reference unit 12 is of the same construction as the measuring unit 10 and therefore includes an electroacoustic transmitter 50 which includes piezoelectric material 52 sandwiched between a pair of electrodes 54 and 56, and an electroacoustic receiver 58 which includes piezoelectric material 60 sandwiched between a pair of electrodes 62 and 64. Again, transcers other than the piezoelectric type can be utilized. The transmitter 50 and the receiver 58 are spaced apart a known and fixed reference distance "D R ". The electrodes 62 and 64 are coupled to the input of the amplifier 66, whose output is coupled to the input of the detector 68. The output of the detector 68 is coupled to the pulse former 70 which generates trigger pulses. The trigger pulses are applied to the pulse generator 72 which controls the molator 74 to pass bursts from the continuous wave oscillator 76 to the transmitter 50. The trigger pulses from the pulse former 70 are also applied to the counter 78.
Preferably, all of the transcers 16, 18, 50 and 58 have the same resonant frequency. Therefore, the oscillators 42 and 76 both operate at that frequency and the pulse generators 40 and 72 provide equal width output pulses.
In usage, the measuring unit 10 and the reference unit 12 are in close proximity so that the sound velocity in both of the units is the same. Although the repetition rates of the pulses in the measuring unit 10 and the reference unit 12 are each temperature and humidity dependent, it can be shown that the distance D to be measured is related to the reference distance D R as follows: i D=D R (1/t R )/(1/t) where t R is the propagation time over the distance D R in the reference unit 12. This relationship is independent of both temperature and humidity.
Thus, the outputs of the counters 46 and 78 are provided as inputs to the microprocessor 90 in the utilization means 14. The microprocessor 90 is appropriately programmed to provide an output which is proportional to the ratio of the outputs of the counters 46 and 78, which in turn are proportional to the repetition rates of the respective trigger pulse trains of the measuring unit 10 and the reference unit 12. As described, this ratio is independent of temperature and humidity and, since the reference distance D R is known, provides an accurate representation of the distance D. The utilization means 14 further includes a display 92 which is coupled to and controlled by the microprocessor 90 so that an operator can readily determine the distance D.
Experiments have shown that when the distance between the transmitting and receiving transcers is too small, reflections of the acoustic wave at the transcer surfaces has a not insignificant effect which degrades the measurement accuracy. Accordingly, it is preferred that each transcer pair be separated by at least a certain minimum distance, preferably about four inches.
Accordingly, there has been disclosed improved apparatus for the measurement of distance utilizing ultrasonic waves. While an illustrative embodiment of the present invention has been disclosed herein, it is understood that various modifications and adaptations to the disclosed embodiment will be apparent to those of ordinary skill in the art and it is intended that this invention be limited only by the scope of the appended claims.

译文
超声波测距仪

文件类型和数目：美国专利5442592
摘要：提出了一种超声波测距仪来抵消的影响温度和湿度的变化，包括测量单元和参考资料。在每一个单位，重复的一系列脉冲的产生，每有一个重复率，直接关系到各自之间的距离，发射机和接收机。脉冲提供给各自的主机，和比例的反产出是利用确定的距离被衡量的。
出版日期： 1995年8月15日
主审查员：罗保.伊恩j.
一、背景发明
本发明涉及到仪器的测量距离，更特别是，这种仪器传送超声波两点之间。
精密机床必须校准。在过去，这已经完成利用机械设备，如卡钳，微米等。不过，使用这种装置并不容易本身自动化技术。据了解，该两点之间距离才能确定通过测量传播时间的浪潮往返那些两点。这样一个类型的波是一种超声波，或声，海浪。当超声波旅行两点之间，距离两个点之间可以衡量乘以过境的时间波由波速，在中期分开两点。因此，这是一个对象本发明提供仪器利用超声波准确测量两点之间距离。
当中等两个点之间的间距是被衡量的是空气，声速是取决于温度和空气相对湿度。因此，它是进一步对象的，现在的发明，提供仪器的类型所描述的是独立于温度和湿度的变化。
二、综述发明
前述的和额外的对象是达到了根据这些原则的这项发明提供距离测量仪器，其中包括一个参考的单位和测量单位。参考和测量单位是相同的，每个包括一电发射机和接收机一电。间隔发射器和接收器的参考股是一个固定的参考距离，而间距之间的发射机和接收机的测量单位是距离来衡量。在每一个单位，发射机和接收机是再加上由一个反馈环路导致发射机产生的声脉冲是由接收机和转换成一个电脉冲这是然后反馈到发射机，使重复一系列脉冲的结果。重复率脉冲是成反比关系之间的距离发射器和接收器。在每一个单位，脉冲提供一个反。由于参考的距离是众所周知，比例反产出是利用，以确定所期望的距离来衡量。由于这两方面都是相同的影响，温度和湿度的变化，采取的比例罪状，由此产生的测量变得麻木等变化。
三、简要说明图纸
前述将更加明显后，读下列的说明，在与该绘图并在其中单一数字schematically描绘仪器兴建根据这些原则的这项发明。
四、详细说明
谈到现在的绘图，有结果表明，测量单位和10个参考单位12个，均加上一个利用的手段14 。测量单位包括1 10电发射机16日和1电接收机18 。变送器16包括压电材料20夹心阶层之间的对电极的22日和24日。同样，接收机18个，包括压电材料26夹心阶层之间的对电极的28日和30日。作为众所周知，采用电场整个电极22日和24日，强调的是，诱导，在压电材料20 。如果该字段各有不同，如所申请的一个电脉冲，声波是32所产生的。为进一步众所周知，当声波影响到接收器18 ，这诱导应力，在压电材料26 ，导致一种电信号，以产生全国电极28日和30日。虽然压电传感器已说明，其他电声装置，可利用，例如，静电，驻极体或电磁类型。
如表所示，电极28日和30日的接收18岁以下的耦合的投入一34放大器，其输出耦合输入一个探测器36 。探测器36是安排提供一个信号，脉冲前38时，输出放大器34已经超过预定的水平。脉冲前38 ，然后产生一个触发脉冲，这是提供给脉冲发生器40 。在为了提高灵敏度，该系统，传感器16和18岁以下的共振兴奋。有相应的提供了一个连续波振荡器42提供了一个连续振荡信号在一个固定的频率，最好是共振频率的传感器16和18 。这个振荡信号是提供给调制器44 。要有效地激发发射机16 ，可取的做法是提供几个周期的共振频率信号，而不是一个单脉冲或单周期。因此，脉冲发生器40是安排，在回应的应用存在的一个触发脉冲，提供一个控制脉冲调制器44有一个时间的平等的时间，时间预定人数的周期振荡信号从振荡器42 。这个控制脉冲调制器的原因， 44个通过了“水管爆裂”的周期，以激发发射机16 。
当电力是适用于所描述的电路，有足够的噪音在输入到放大器34 ，其输出触发脉冲发生器40至造成了一片叫好声，振荡周期，以提供整个电极22日和24日的发射器16 。变送器16因此产生声波32条，其中影响到接收器18 。接收器18 ，然后产生一个电脉冲，这是适用于输入放大器的34 ，这再次触发原因的脉冲发生器40 。这个周期重演，使重复一系列的触发脉冲结果的输出脉冲前38 。这脉冲列车是应用到46个柜位，以及向脉冲发生器40 。
变送器16日和接收18岁以下的间隔，除了由距离的“ D ” ，它是理想的衡量。传播时间的“ T ”为一声波32往来变送器16日和接收18所给予的： = D的吨/视频s
凡v s是声速在空气中之间的发射机16日和接收18 。柜台46措施重复率触发脉冲，这是平等的1 /汤匙因此，重复率是平等的一至中五的S /四该声速空气中是一个功能的温度和湿度的空气，内容如下： ＃ ＃ ＃ ＃ equ1其中T是温度， P是局部的压力，水汽， H是该气压， γ瓦特和γ一顷的比例不断的压力，具体的热不断货量具体的热水汽和干燥的空气，分别。因此，虽然重复率触发脉冲测量非常准确地反46 ，声速的影响，温度和湿度，使测量的距离d无法确定准确。
根据这些原则的这项发明，参考单位提供的是12 。参考单位12是相同的建设为测量单位的10个，因此，包括一电发射机50个，其中包括压电材料52夹心之间的一对电极的54和56 ，和一电接收机58 ，其中包括压电材料60夹心阶层之间的一对电极60,61,62和64 。再次，传感器以外的其他类型压电可以利用。变送器50和接收五十八顷间隔，除了已知的和固定的参考距离“博士” 。电极60,61,62和64耦合到输入的放大器66 ，其输出是耦合的投入探测器68 。输出探测器68是耦合的脉搏，前70产生触发脉冲。触发脉冲应用到脉冲发生器的72个控制调制器74通过扫射从连续波振荡器76至变送器50 。触发脉冲从脉冲前70也适用于反78 。
最好是，所有的传感器16 ， 18 ， 50和58具有相同的共振频率。因此，振荡器42和76都在运作，频率和脉冲发电机40和第72条提供平等的输出脉冲宽度。
在用法上，测量装置10和参考资料股一十二顷在接近，使该声速在这两个单位是相同的。虽然留级率的脉冲在测量单位， 10和参考资料股十二顷每个温度和湿度的依赖性，能证明的距离D来衡量。
其中T R是传播时间超过距离博士在参考股12 。这种关系是独立于双方的温度和湿度。
因此，产出的柜台46和78所提供的投入微处理器的90个利用的手段14 。微处理器90是适当的程序提供了一个输出是成正比的比例，产出的柜台46和78 ，这反过来又是成正比的重复率分别触发脉冲列车的测量单位， 10和参考资料股12 。作为描述，这个比例是独立的温度和湿度，由于参考的距离，博士，是众所周知的，提供了一个准确的代表性距离四，利用手段， 14日还包括一个显示92这是耦合和控制的微处理器，使90一个经营者可以随时确定的距离四
实验表明，当之间的距离发射和接收传感器是太小了，思考的声波在传感器的表面有一个不小的作用，降低了测量精度。因此，最好是每换一双分开，至少由某一个最小距离，最好是约四英寸。
因此，已披露的改善仪器的测量距离，利用超声波。而一个说明性的体现，本发明已披露者外，据了解，各种修改和适应所披露的体现，将是显而易见的那些普通的技巧与艺术，这是打算把这个发明只限于由范围所附的索赔。

F. 电视机防近视系统的制作

在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。

被动式热释电红外探头的工作原理及特性：

人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。

2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

被动式热释电红外探头的优缺点：

优点：

本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。

缺点：

◆容易受各种热源、光源干扰

◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。

◆易受射频辐射的干扰。

◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

抗干扰性能：

1。防小动物干扰

探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。

2。抗电磁干扰

探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

3。抗灯光干扰

探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

红外线热释电传感器的安装要求：

红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系.。正确的安装应满足下列条件：

1。红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。

2。红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。

3。红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

4。红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

G. 超声波测距仪的工作原理

超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，所以经常用超声波来测量距离，如测距仪和物体测量仪，超声波测距仪装置上有设置瞄点装置，只要把仪器对准要测量的目标，就会出现一点在测距仪的显示屏幕上，主要是通过声速来测量的，肉眼看不见射出的线。
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，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停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

H. 超声波探测器的原理

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，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停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。这就是所谓的时间差测距法。
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度 。

I. 超声波测距仪的发展历程

随着机器人技术在其诞生后短短几十年中的迅猛发展,它的应用范围也逐步由工业生产走向人们的生活。如此广泛的应用使得提高人们对机器人的了解显得尤为重要。机器人通过其感知系统察觉前方障碍物距离和周围环境来实现绕障、自动寻线、测距等功能。超声波测距相对其他测距技术而言成本低廉,测量精度较高,不受环境的限制,应用方便，将它与红外、灰度传感器等结合共同实现机器人寻线和绕障功能。超声波由于指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远，因而经常用于距离的测量。它主要应用于倒车雷达、测距仪、物位测量仪、移动机器人的研制、建筑施工工地以及一些工业现场等，例如：距离、液位、井深、管道长度、流速等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便，且计算简单、易于做到实时控制，在测量精度方面也能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。本课题的研究是非常有实用和有商业价值的。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上
也得到了广泛的应用。为了使移动机器人能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。超声波测距系统，就是为机器人了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息。
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。

J. 超声波测距仪的主要用途

超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。
超声波在气体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强。超声波能以一定速度定向传播、遇障碍物后形成反射，利用这一特性，通过测定超声波往返所用时间就可计算出实际距离，从而实现无接触测量物体距离。超声波测距迅速、方便，且不受光线等因素影响，广泛应用于水文液位测量、建筑施工工地的测量、现场的位置监控、振动仪车辆倒车障碍物的检测、移动机器入探测定位等领域。本文设计的数字式超声波测距仪通过对超声波往返时间内输入到计数器特定频率的时钟脉冲进行计数，进而显示对应的测量距离。