超聲波測距儀

　　超聲波測距儀主要是通過聲速來測量的，肉眼看不見射出的線。裝置上有設置瞄點裝置，只要把儀器對準要測量的目標，就會出現一點在測距儀的顯示屏幕上。

　　1工作原理

　　超聲波指向性強，能量消耗緩慢， 在介質中傳播的距離較遠，所以經常用超聲波來測量距離，如測距儀和物體測量儀，超聲波測距儀裝置上有設置瞄點裝置，只要把儀器對準要測量的目標，就會出現一點在測距儀的顯示屏幕上，主要是通過聲速來測量的，肉眼看不見射出的線。

　　超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。這就是所謂的時間差測距法。

　　超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發射后遇到障礙物反射回來的時間，根據發射和接收的時間差計算出發射點到障礙物的實際距離。

　　2主要用途

　　超聲波測距主要應用于倒車提醒、建筑工地、工業現場等的距離測量。

　　超聲波在氣體、液體及固體中以不同速度傳播，定向性好、能量集中、傳輸過程中衰減較小、反射能力較強。超聲波能以一定速度定向傳播、遇障礙物后形成反射，利用這一特性，通過測定超聲波往返所用時間就可計算出實際距離，從而實現無接觸測量物體距離。超聲波測距迅速、方便，且不受光線等因素影響，廣泛應用于水文液位測量、建筑施工工地的測量、現場的位置監控、振動儀車輛倒車障礙物的檢測、移動機器入探測定位等領域。本文設計的數字式超聲波測距儀通過對超聲波往返時間內輸入到計數器特定頻率的時鐘脈沖進行計數，進而顯示對應的測量距離。

　　3組成結構

　　超聲波測距儀由超聲波發生電路、超聲波接收放大電路、計數和顯示電路組成。

　　超聲波發生電路為超聲波發生電路。雙定時器EN556(U2b)組成單穩態觸發器。R6和C6構成微分電路，其作用是：當按鍵S2按下時，低電平變成正負尖頂脈沖，經過VD1得到負尖頂脈沖，觸發單穩態觸發器翻轉。單穩態翻轉輸出的高電平持續約1 ms，即tw≈1.1R5C5≈1 ms。EN556(U2n)組成多諧振蕩器，接地電阻測試儀振蕩頻率f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R3+R4)]C3≈40 kHz。該振蕩器振蕩受單穩態觸發器輸出電平控制。當單穩態觸發器輸出高電平時，多諧振蕩器產生振蕩，EN556的引腳5輸出約40個頻率為40 kHz、占空比約50%的矩形脈沖。考慮到多諧振蕩器起振階段不穩定，因此設計輸m脈沖數較多。若輸出脈沖數太少，則發射強度小，測量距離短。但脈沖數過多，發射持續時間長，在距離被測物較近時，脈沖串尚未發射完，這樣導致先發射出的脈沖產生的回波將到達接收端，影響測距結果，造成測距盲區增大。(U1)的U1a~U1e組成超聲波脈沖驅動電路，可提高驅動超聲波發送傳感器的脈沖電壓幅值，有效進行電/聲轉換，增強發射超聲波的能力，增大測量距離。40 kHz脈沖串的一路經U1a反相，再經由U1b和U1e并聯的反相器反相;其另一路經南U1c和U1d并聯的反相器反相。