来计算声速,式中T(k)为环境温度即室温，v0二331.5关于非接触情况下测距方法探究和探析摘要本文主要介绍非接触情况下，采用超声波进行测距的实验方法，并通过实验过程的详细介绍、实验数据的分析与计算，探讨非接触情况测距的精度问题。关键词超声波；测距；温度检测；单片机中图分类号：0422文献标识码：A文章编号：1671—7597(2013)041-136-011设计原理与方法1.1声波测距原理声波测距原理以声波在空气中的传播速度V已知为前提，测量声波从发射传播到设定障碍物所用的时间：At,根据如下公式算出初始测量点到设定障碍物的实际距离L二vXAt(1)1.2声速计算方法本文采用由干燥空气中声速v的计算公式:v=v0(1+T/T0)1/2?(2)m/s为干燥空气中声音的传播速度，TO二273.15K。然而本文考虑到在实际声音传播环境中空气会由于水蒸气等不完全是干燥空气，所以仅以上式(2)测量声速会带来较大误差。由此本文决定通过测定当时环境下的空气平均摩尔质量和比热比来减少空气湿度带来的误差，即声速V：v=331.5(1+T/T0)1/2(1+0.31r•Ps/P)1/2?(3)可用饱和蒸汽压力和温度的关系表中查出温度为T(K)时空气的饱和蒸汽压力Ps,从干湿温度计上读出相对湿度r,P为当---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---时大气压力。2实验仪器与装置本文通过资料的查阅，认为可以通过超声波在传播过程中遇到障碍物后发生反射的原理，根据介质中超声波的传播速度测量出超声波从波源起一直到被物体反射后重新到达波源处所用的时间，从而求出物体间待测距离。由此，本文设计以下种方案。2.1发射电路的设计在本文设计的发射电路中，传感器采用压电陶瓷传感器UCM40T(其脉冲信号的工作频率为40kHz,超声波换能器所需的40K方波信号由单片机的P1.0口输出)。2.2接收电路的设计在本文设计的接收电路中，本文将超声波调制脉冲变为交变电压信号，并且接头采用与发射头配对的UCM40R,在对接收探头接收到的信号进行放大滤波(总放大增益为80db)的过程中，采用途经CX20106A集成电路的办法。将中断请求信号设置为输出端7脚由高电平跃变为低电平的时刻，并将其送至单片机进行处理。2.3温度检测电路的设计为了便于计算本文实验时的超声波速度v=331.4+0.---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---61XTm・s-1,本文采用温度传感器检测本文实验环境下的温度。3数据测量与分析根据本文的实验，本文得到以下的数据（见表1）：表1实验中超声波装置测量的数据（单位：cm）对本文的实验数据的分析：1）本文观察数据可以得出，在标定距离为200cm-250cm的距离范围内，测量的数据误差具有较其他范围稍大的波动性，所以本方案仍然存在一定的近距离盲区，即〈250cm的距离（由于题目中未要求测量200cm以下距离，所以该结论有待进一步证实）。这应该属于系统固有盲区，是为了避免超声波在波源处发射直接被接收而设计的，即系统工程的延时性设计。这也是超声波测距法中普遍存在的问题之一。2）从全程记录的16个数据来看，几乎所有的测量误差都在1cm-2cm,并且绝大部分都集中稳定在1cm。所以本文认为本方案的装置适用于200cm-500cm（即2m-5m）物体间距之间的测量。3）本文对450c旷490cm内的距离进行了多次的测试,发现他们的最大误差均不超过lcm,所以该方法在该距离范围内的重复一致性比较良好。4结论采用超声波测距法，设备较小，便于携带，适合于户外作业和运动作业。而且超声波在传播过程中超声波指向性强、能---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---量消耗缓慢，在介质中传播较远，测量过程中具有线性度、稳定性和重复度好，抗干扰能力强等优点。在测定2m-5m范围内，理论误差可精确到1cm之间。同时限制实验最大可测距离存在四个因素：超声波的振幅、反射的质地、反射声波和入射声波的夹角以及接收换能器的灵敏度。为了增加测量的覆盖范围，减少测量误差，获得更小更精确的最小可测距离，本文建议使用多个超声波换能器分别作为超声波发射/接受的设计方法。而且，超声波属于声波范围，波速与温度有关，由此本文增加了对空气平均摩尔质量和比热比的修正，使得...