1. 基于单片机超声波测距仪的设计显示电路
超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一,世界各国均重视对超声波技术在现代军事、医学、生活等领域中的应用研究。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的,它的应用研究正是结合超声波之独有特性而展开。
一、超声波在军事中的应用
超声波基本上是沿直线传播的,可以定向发射。如果渔船载有水下超声波发生器,它旋转着向各个方向发射超声波,超声波遇到鱼群会反射回来,渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了。这种仪器叫做声纳。
声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇,测量海水的深度。在现代高科技术中虽然有用雷达,可以发现数百公里外的敌机;红外线望远镜可以在夜幕中发现隐蔽的敌人;卫星遥感技术可以在数小时内把地球表面整个地扫描一遍;射电天文望远镜可以观察到遥远的宇宙空间。但是为什么在水中却不采用这些先进技术而仍用落后的声纳呢?
海水有良好的导电性,对电磁波的吸收能力很强,因而电磁雷达无法探测水下作战目标(如潜水艇)的方位和距离。超声波在空气中衰减较快,而在固体、液体中的衰减却很小,这正好与电磁波相反。这种情况下,超声波雷达——声纳,便可发挥巨大的威力。
海水吸热能力太强,红外线技术无用武之地;水的透光能力差,而吸收光的能力却很浓,光学观察设备如望远镜也使不上了。特别是深海中一片漆黑,什么也看不见。探照灯又会暴露自己。而海水的传声能力却比在空气中强得多。声纳技术就应运而生了。声纳机发出一束束不同频率的声音信号,再用特殊设备接受反射信号加以分析,这样就如同安上了蝙蝠的耳朵,周围的情况也就一目了然了。
超声雷达还可以探测云层。地面设备向云层发射一束束超声波,根据反射时间可以计算出云层高度。再分析回声的频率变化,根据多普勒效应的原理,可以测出云层在空中漂移的速度。因此,声纳技术在它的特殊领域仍占着不可取代的地位。
二、超声波在医学中的应用
超声波探测技术开始应用在医学上始于50年代,英国格拉斯哥的唐纳德医SF现,用超声波脉冲通过孕妇腹壁,可以探测到胎儿的情况。
1955年美国人莱斯科尔首次利用超声波观测人的心脏。这项技术不断改进,特别是在使用了微信息处理机后就更趋于完善。到70年代初,终于形成了一套完整的超声回波描记术。现在超声类诊断器种类很多,其中常见的有A型超声波诊断仪、B型超声波诊断仪器、超声心动图仪等。
A型超声波诊断仪又称幅度调制型超声仪器。在人体中,水,脂肪和软组织的吸收系数较小,超声束容易穿透,而空气,骨骼和肺组织的吸收系数较大,不容易透过。利用超声波在人体内遇到不同密度组织界面时,部分能量被反射回来形成反射波,根据反射波出现的时间间隔,区分、测量体内不同组织分界面的位置,根据反射波的有无、多少、强度、形态等综合判断疾病。
A型超声波诊断仪提供了体内器官的一维信息,不能显示整个器官的形状,故常用来测量界面距离和脏器的厚度,如在眼科中探测眼内异物和眼部肿瘤,判断视网膜剥离的性质,测量眼轴的长度等。如下图,表示其工作原理。
B型超声诊断仪的原理与A型超声波诊断仪相同,但回波信号是用光点的形式显示,显示光点的辉度与回波强度成正比,通过超声扫描回波脉冲电信号在荧光屏上显示出断面图像,称为声像图。所以B型超声诊断仪又称断面显像仪。它所显示的图像具有与人体解剖位置直接对应的特点,所以十分直观,使用方便,诊断正确率高。
近年来,B型超声显象仪已被用于许多脏器的检查。利用超声多普勒效应来测血流速度的仪器称为多普勒血流仪。由超声发生器发出的超声波通过探头输出进入血管,经血液中红血球的散射回声信号的多普勒频移,可以测量红血球的运动速度,继而得到血流速度。多普勒血流仪可用于了解血液动力学方面的生理病理状况,如心脏运动状况及血管中是否存在栓塞等。
利用超声的生物效应来ZL某些疾病,称为超声ZL。利用强度较低的超声波的热效应,机械效应等对疾病部位进行“加热”和机械刺激称为超声理疗,主要包括超声按摩超声针灸及超声热疗。利用较强的超声波的剧烈作用来切断破坏某些组织,则称为超声手术,主要有超声碎石和超声手术刀两种。近年来,利用超声ZL疾病愈来愈广,如利用超声激HX卟啉对S180在体移植性肿瘤细胞进行了研究,估计肿瘤细胞生长YZ率。
三、超声波在生活及服务业中的应用
超声波在生活及服务业中的应用主运用于清洗和消毒。日常生产中,眼镜、首饰都可以用超声波进行清洗,速度快,无损伤,大型的宾馆、饭店用它清洗餐具,不仅清洗效果好,还具有杀灭病毒的作用。
超声波清洗属物理清洗,把清洗液放入槽内,在槽内作用超声波。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波,在传播过程中,介质的压力作交替变化。在负压区域,液体中产生撕裂的力,并形成真空的气泡。当声压达到一定值时,气泡迅速增长,在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时,液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小,但加速度却非常大,局部压力可达几千个大气压,这就是所谓的空化效应。
对于瓶类的清洗,是用超声波清洗技术代替原有的毛刷机,它经过翻转注水、超声清洗、内外冲洗、空气吹干、翻转等流程而实现的。金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事。如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波,清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢,能够很快清洗干净。
四、超声波在工业上的应用
超声波在工业上主要用于检测和测厚。用超声波得到若干信息,获得通信应用,称检测超声。用超声波在介质中的脉冲反射对物体进行厚度测试称超声测厚。检测超声用于超声探测金属、陶瓷混凝土制品,甚至水库大坝,检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。
超声波测厚是一门成熟的高新技术,它的Z大优点是检测安全、可靠及精度高,而且它可以巡回在运行状态进行检测。超声测厚仪按工作原理分:有共振法、干涉法及脉冲反射法等。
由于脉冲反射法并不涉及共振机理,与被测物表面的光洁度关系不密切,所以超声波脉冲法测厚仪是Z受用户欢迎的一种仪表。
超声波测厚仪主要有主机和探头两部分组成。主机电路包括发射电路、接收电路、计数显示电路三部分,由发射电路产生的高压冲击波激励探头,产生超声发射脉冲波,脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收,通过单片机计数处理后,经液晶显示器显示厚度数值,它主要根据声波在试样中的传播速度乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。
超声波测厚仪,在采用国内外先进技术的基础上,运用单片机技术研制的一种低功耗低下限袖珍式的智能测量仪器,不仅有测量不同材质厚度的仪器,而且有单测钢,超薄型的,同时均可配套高温测厚探头。
测厚仪应用领域。由于超声波处理方便,并有良好的指向性,超声技术测量金属,非金属材料的厚度,既快又准确,无污染,尤其是在只许可一个侧面可按触的场合,更能显示其优越性,广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况,因此对冶金、造船、机械、化工、电力、原子能等各工业部门的产品检验,对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。
超声测厚仪仅是超声技术应用的一部分,还有很多领域都可以应用到超声技术。比如超声波雾化、超声波焊接、超声波钻孔、超声波研磨、超声波抛光、超声马达等等。超声波技术将在各行各业得到越来越广泛的应用。
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超声波检测技术的现状
当超声波由一种介质入射到另一种介质时,由于在两种介质中的传播速度不同,在异质界面上会产生反射、折射和波型转换等现象。
当波在界面外产生折射时,入射角α的正弦与折射角β的正弦之比,等于入射波在diyi介质中的波速c1与折射波在第二介质中的波速c2之比,即:
2. 单片机课程设计超声波测距仪
超声波是利用反射的原理测量距离的,被测距离一端为超声波传感器,另一端必须有能反射超声波的物体。
测量距离时,将超声波传感器对准反射物发射超声波,并开始计时,超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来,传感器接收到反射脉冲后立即停止计时,然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。
3. 单片机超声波测距毕业设计
可以选择单片机的任意一个引脚,注意一些复用引脚最好空出哟~~
4. 单片机超声波测量程序
看问题内容,应该零基础。不单单是单片机没用过,编程应该也不懂。
这些都是非常基础的逻辑实现,基础到买来模块,找Arduino 舵机,超声波,蜂鸣器的例子,拼凑一下就行了。
你应该跟着基础教程学学,看几集视频就会做了。
但这个问题反映的是你思维方式、解决问题策略的问题。因此很容易想到你的问题并没有把全部的详细需求提出来,因此即使针对你这个问题作出详尽的回答、代码,也会蹦出一堆其他的问题。
因此提出问题,探讨问题需要你本身就对问题有了一定的了解的前提下,否则这种问题是没有任何价值与作用的。
引用我之前回答的一个小白问题给出的建议:
可以用单片机做一个主动降噪耳机吗?
要学会问出一个好问题,当你能问出一个好问题时,你基本上也就能够找到答案了。
5. 基于单片机超声波液位测量系统的设计
温度越高超声波传播速度越快,超声波传播的速度还取决于传播介质的密度大小,一般密度越大也会越快,不过这些影响超声波传播速度的因素也会相互影响的,要综合考虑。超声波测距误差分析和减小方法:
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2.907ms。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5mm。而LM92温度传感器的温度测试分辨率为0.0625℃,-10℃至+85℃准确度为±1.0℃,I2C总线接口。用89C51的通用I/O端口能很容易的模拟I2C总线的读写时序,LM92的高精度温度测量能很好的补偿超声波在不同温度的传播速度。
超声波测距原理
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。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,设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。
6. 单片机实现超声波传感器测距
两者避障原理是不同的。
红外避障的工作原理是:当检测到障碍物时红外光敏二极管接收到反射回来的红外光其输出立即发生高低电平转换该信号经放大器放大后送到单片机进行分析处理然后将处理后的结果发送到电机驱动模块进行校正控制其做出相应的动作向左向右或后退。
超声波传感器的工作原理是:
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。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。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,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生围,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。
7. 单片机超声波测距程序具体解释
答:单片机超声波测距各个部件是:STC单片机+超声波模块+4位共阳数码管。
2.原理:单片机向测距模块trig脚发送20us的高电平触发测距,Echo 测距结束时会输出高电平,电平时长为超声波信号往返时间之和。 Echo 脚开始输出高电平时启动定时计数器计时,当Echo 脚高电平结束时停止计数,根据定时器的时间可算出距离。
3.连接:单片机插在面包板上数码管直接插在单片机上面(引脚一一对应见原理图)测距模块trig脚接P5.4。这就是单片机超声波测距的各个部件。
8. 单片机超声波测距的答辩问题
1、对数据做数字滤波,取几次结果,然后抛弃一些不正常的数据(比如取10个值,去两个最大值,两个最小值,剩下6个数取平均值)等等,这样数据会稳定很多。
2、控制发射频率,不要太快,发射的间隔稍微长一些,这样前后信号叠加现象会少很多。
3、加入温度测量,根据温度测量结果,选用当前温度下的声速精确值,提高精度。
9. 单片机超声波测距系统设计
STC11是一款STC单片机(STC单片机的一个系列,而不是一个具体的单片机型号),在这里的作用是根据收到的发送信号TRIG,发送一端超声波波形给MAX232;
还有个作用是根据接收到的超声波波形,返回一段ECHO信号。
MAX232在这里做电平转换,因为单片机给的波形是TTL波形,这里要转换电平,提高发射功率。
TL074应该是对接收的超声波波形进行滤波、放大、解调之类的