聲波在空氣中的速度為340米/秒，聲波發(fā)射傳感器發(fā)射聲波束遇到前方物體后反回，由接收傳感器接收，利用時(shí)間差可以計(jì)算出距離．聲波指向，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，利用聲波的這些特性進(jìn)行距離檢測(cè)比較、方便、制作容易價(jià)格低廉且測(cè)量也可工業(yè)要求。

聲波測(cè)距原理

  聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生聲波。反之，如果兩電間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到聲波本時(shí)，將壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，就成為聲波接收器。在聲探測(cè)電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射聲的時(shí)間間隔，被測(cè)物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。聲測(cè)距大致有以下方法：

①取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓(其幅值基本固定)與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離；
②測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射聲波與接收聲波的時(shí)間間隔t，故被測(cè)距離為S=1／2vt。本測(cè)量電路采用第二種方案。由于 聲波 的聲速 與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變。如果測(cè)距要求很高，則應(yīng)通 過(guò)溫度補(bǔ)償 的方法加以校正。聲波測(cè)距適用于高的中長(zhǎng)距離測(cè)量。因?yàn)槁暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，單片機(jī)使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測(cè)量理論上可以毫米級(jí)。

  聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì):聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（15℃時(shí)）。X2是聲波返回的時(shí)刻，X1是聲波發(fā)聲的時(shí)刻，X2-X1得出的是一個(gè)時(shí)間差的值，假定X2-X1=0.03S，則有340m×0.03S=10.2m。由于在這10.2m的時(shí)間里，聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離，聲波測(cè)距學(xué)習(xí)板采用51單片機(jī),晶振:12M,單片機(jī)用P3.5口輸出聲波換能器所需的40K方波信號(hào),利用外中斷0口監(jiān)測(cè)聲波接收電路輸出的返回信號(hào),顯示電路采用簡(jiǎn)單的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管.主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、聲波發(fā)射電路和聲波檢測(cè)接收電路三部分組成。來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CX20106A紅外接收芯片聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。單片機(jī)通過(guò)P3.5引腳經(jīng)反相器來(lái)控制聲波的發(fā)送，然后單片機(jī)不停的檢測(cè)INT0引腳，當(dāng)INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就認(rèn)為聲波已經(jīng)返回。計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)就是聲波所經(jīng)歷的時(shí)間，通過(guò)換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。

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