超声波测距仪的改进

声波是物体机械振动状态通过媒质向四面八方传播。声音的传播速度与介质的种类、温度有关，一般说来，介质的密度越高传播的速度越大；温度越高传播的速度越大。超声波是指振动频率大于20KHz以上的机械波，具有强度大，方向性好等特点。我们的耳朵只能分辨频率为二十至二万赫的声音，人在自然环境下无法听到和感受到的声波。一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。利用超声波来测量距离可以解决这些问题。
1.2 超声波测距的基本原理及实现方法
利用超声波测量距离的原理可用图1-1示意，简单描述为：超声波定期发送超声波，遭遇障碍物时发生反射，发射波经由接收器接收并转化为电信号，这样只要测出发送和接收的时间差，然后按照下式即可求出距离：
S=CΔt/2 (1-1)
式中，C为超声波在空气中的传播速度。0℃时为331m/s,25℃时为347m/s，其与环境温度T(℃)的关系如下式：
C=331.4+0.61×T (1-2)
由此可见，声速与温度有密切关系。在应用中，如果温度变化不大，并且无特殊精度要求，可认为声速是基本不变的，否则，必须进行温度补偿。温度补偿通常先按照式(1-2)计算当前声速C，然后再按照式(1-1)计算距离。通过运算根据当时的温度得到当时的精确声速，从而计算得到的距离值也比较精确。或者根据当前的环境温度，查取特征温度值—声速表中最接近温度对应的声速值。对于采用单片机的测量方案来说，简化了计算，但精度稍低。
超声波利用接收发射波来进行距离的计算，因而不可避免的存在发射与反射之间的夹角，其大小为2α。当α很小时，可直接按式1-1进行计算得到距离；当α较大时，则必须进行距离修正，修正公式为：
S=cosα×CΔt/2 （1-3）
现在我们采用单片机的超声波测量方案：由单片机软件控制发射、接收及计数器的关停与启动。可以达到较高的精度......

相关资料，请参考

超声波测距仪设计及其应用分析

[摘要] 本文利用超声波传输中距离与时间的关