傳感器技術(shù)之超聲波傳感器

1、傳感器技術(shù)與應(yīng)用福州大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)祝張學(xué)號：110800730tel：132550565661超聲波傳感器的原理與超聲波傳感器的原理與智能超聲波測距測溫系統(tǒng)的設(shè)計智能超聲波測距測溫系統(tǒng)的設(shè)計摘要：摘要：本文較為系統(tǒng)的介紹了超聲波傳感器的原理，并利用超聲波傳感基于51單片機(jī)設(shè)計了具有測距和測溫雙重功能的系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：超聲波、超聲波傳感器、超聲波測距、超聲波測溫、智能系統(tǒng)1、超聲波傳感器的原理超聲波傳感器的原理超聲波的定義與性質(zhì)：超聲波是一

2、種機(jī)械波，它是一種能夠在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械振蕩，是由于介質(zhì)間相互接觸的振蕩引起的。這樣的機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播過程稱為機(jī)械波、波動、彈性波或聲波。而超聲波就是指頻率高于20kHz的機(jī)械波。通常超聲波有幾種不同的波形：1、質(zhì)點的振動與傳播方向一致的縱波。2、質(zhì)點的振動與傳播方向垂直的橫波。3、質(zhì)點的振動介于縱波與橫波之間沿著表面?zhèn)鞑サ谋砻娌??？v波在固體、液體與氣體中均能傳播所以為了能測量不同狀態(tài)下的物理量我們一般使用縱波，所以本文主要描

3、述縱波。橫波與表面波只能在固體中傳播，使之使用范圍受到限制。此外還有蘭姆波，由于筆者在實驗中沒有驗證過所以不做敘述，有興趣著可以自己查閱相關(guān)資料。超聲波在介質(zhì)中的傳播速度以下簡稱聲速，本文中的聲速特指超聲波在對應(yīng)介質(zhì)中的傳播速度。聲速依賴于介質(zhì)的密度與其彈性模量，因此，對特定的介質(zhì)，彈性模量和密度為常數(shù)，故聲速也是常數(shù)。不同的介質(zhì)，有不同的聲速。液體中縱波聲速為：??kV氣體中縱波聲速為???0PV固體中縱波聲速為???EV傳感器技術(shù)與

4、應(yīng)用福州大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)祝張學(xué)號：110800730tel：1325505656632、智能超聲波測距、氣體測溫系統(tǒng)的設(shè)計智能超聲波測距、氣體測溫系統(tǒng)的設(shè)計超聲波氣體測溫原理：在一定溫度下，聲速是一個常數(shù)。它依賴于氣體的靜態(tài)壓強(qiáng)、熱容比和密度。而這三個量都和溫度相關(guān)。通過如下公式推導(dǎo)有：??????????????????RTVP00體體VMPVRMVT??2為氣體摩爾體積，M為氣體摩爾質(zhì)量，T為溫度。體V該過程將超聲波的傳播認(rèn)為是絕熱過

5、程，其中，R是氣體常數(shù)，vpCC??可得，于是我們只要去確定比例系數(shù)之后確定測出V就能得出溫度了。2VT?下面開始我們系統(tǒng)設(shè)計：以上是我們采用原理圖。我們能夠得到近似的公式，通常我們2222????????dls要測量的溫度是室內(nèi)的溫度所以l的長度是足夠的。其實如果object是墻的話那么我們的公式就不存在近似了。同時通過原理圖，讀者也都猜出我所采用的方案了吧？沒錯，我將采用脈沖傳播時間測量法。當(dāng)然之所以采用這個方法的原因是我選擇使用5