声速测试为什么用30公里超声波

❶ 超声波测距的原理

二、 超声波测距原理
1、 超声波发生器
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。
2、压电式超声波发生器原理
压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
3、超声波测距原理
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。
超声波测距误差分析
根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。
时间误差
当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907μs。
在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。
超声波传播速度误差
超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系，如表1所示。
已知超声波速度与温度的关系如下：
式中： r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，
R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，
T —绝对温度，273K+T℃。
近似公式为：C=C0+0.607×T℃
式中：C0为零度时的声波速度332m/s；
T为实际温度(℃)。
对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s, 30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5cm。

❷ 声速的测量中为什么要用超声波

超声波波长短，传递过程中能量损失小。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。

❸ 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。

❹ 超声波测声速在超声波范围内有什么好处

超声波是频率高于20000赫兹的声波，相比可闻声，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。

❺ 关于超声波测速仪的原理及作用说明

适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量，超声多普勒法只是其中一种 ，还有频差法和时差法等等。

时差法测量沿流体流动的正反两个不同方向发射的超声播到达接收端的时差。需要突出解决的难题是这种情况下，由于声速参加运算（作为分母，公式不好写，我积分不够没法贴图），而声速收温度的影响变化较大，所以不适合用在工业环境下等温度变化范围大的地方。

频差法是时差法的改进，可以把分母上的声速转换到分子上，然后在求差过程中约掉，这就可以避开声速随温度变化的影响，但测频由于存在正负1误差，对于精度高的地方，需要高速计数器。

还有就是回鸣法了，可以有效改进由于计数器正负1误差带来的测量误差。

以上这些东东都是关于流体的流速的超声测量方法。对于移动物体的速度测量多采用超声多谱勒法。

根据声学多普勒效应，当向移动物体发射频率为F的连续超声波时，被移动物体反射的超声波频率为f，f与F服从多普勒关系。如果超声发射方向和移动物体的夹角已知，就可以通过多普勒关系的v,f,F,c表达式得出物体移动速度v。

❻ 超声波测速仪的原理

原理：
超声波测速仪每隔一相等时间,发出一超声脉冲信号,每隔一段时间接收到一经汽车反射回的该超声脉冲信号,若汽车匀速行驶,则间隔时间相同,根据发出和接收到的信号间的时间间隔差和声速,测出被测汽车的速度.
和雷达有些相似.

❼ 声速与那些因素有关测量时为什么选择超声波作为声源

声速与那些因素有关？测量时为什么选择超声波作为声源？

答：由公式可知，声速仅与气体的温度和性质有关，与频率无关，，又由于超声波具有波长短，易于发射，易定向传播等优点，所以在超声波进行声速测量较为方便。

❽ “超声测速仪”的基本原理是什么

测速原理是测速仪前后两次发出并接受到被测车反射回的超声波信号,再根据两次信号的时间差,测出车速。

超声波测速适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量，超声多谱勒法只是其中一种，还有频差法和时差法等等。

关于流体的流速的超声测量方法有多种多样：

1. 对于移动物体的速度测量多采用超声多谱勒法。

2. 时差法测量沿流体流动的正反两个不同方向发射的超声播到达接收端的时差。需要突出解决的难题是这种情况下，由于声速参加运算,而声速受温度的影响变化较大，所以不适合用在工业环境下等温度变化范围大的地方。

3. 频差法是时差法的改进，可以把分母上的声速转换到分子上，然后在求差过程中约掉，这就可以避开声速随温度变化的影响，但测频由于存在正负1误差，对于精度高的地方，需要高速计数器。

4. 还有就是回鸣法了，可以有效改进由于计数器正负1误差带来的测量误差。

❾ 声速与哪些因素有关测量时为什么选择超声波做为声源

是测量空气中的声速吗？如果是，那么声速和温度、气压、湿度都有关系，温度越高声速越大，气压越高声速越大。之所以选择超声波做声源是由于超声波波长短，如果选用可闻声波做声源并且采用同样的实验方法，你想想实验仪器的尺寸要多大才行：）
楼上回答有误：超声波传播的方向性和普通声波是一样的，声强在空气中同样衰减很快，只不过产生超声波的超声换能器的发射功率可以做的比扬声器高出几个数量级。