導(dǎo)語：超聲波測(cè)距模塊研究管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

第1章緒論

高速度，高效率是現(xiàn)代工業(yè)的標(biāo)志，而這是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上的。設(shè)計(jì)和工藝人員理應(yīng)了解：非均一的組織結(jié)構(gòu)，隨機(jī)出現(xiàn)的微觀、宏觀缺陷，常?？梢杂袝r(shí)甚至是只能依靠無損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用方可予以發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)。當(dāng)然，這與數(shù)十年來多方的重視和廣大從業(yè)人員的艱辛努力，使無損檢測(cè)技術(shù)在這方面已具有一定的能力有關(guān)?，F(xiàn)在，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，無損檢測(cè)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制，使用部門已被卓有成效的運(yùn)用，1981年美國前總統(tǒng)里根在給美國無損檢測(cè)學(xué)會(huì)成立40周年大會(huì)的賀信中就說過：“你們能夠給飛機(jī)、空間飛行器、發(fā)電廠、船舶、汽車和建筑物等帶來更大程度的可靠性。沒有無損檢測(cè)，我們就不可能享有目前在這些領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位?！睙o損檢測(cè)正在以迅猛之勢(shì)向縱深發(fā)展，客觀的需要畢竟是一種專業(yè)可以發(fā)展的最大動(dòng)力。超聲技術(shù)就是一項(xiàng)典型的無損檢測(cè)技術(shù)。利用超聲波測(cè)量已知基準(zhǔn)位置和目標(biāo)物體表面之間距離的方法，稱為超聲波測(cè)距。可想而知，它的應(yīng)用，必將在未來展現(xiàn)出奪目的光輝。

1.1課題背景

利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波(20kHZ以上的機(jī)械波)，借助空氣媒質(zhì)傳播由被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時(shí)間間隔長(zhǎng)短與被反射的超聲波的強(qiáng)弱判斷獵物或障礙物位置的方法，根據(jù)這一原理，人們提出了超聲波測(cè)距，它是一種傳統(tǒng)而實(shí)用的非接觸測(cè)量方法，和激光、渦流和無線電測(cè)距方法相比，具有不受外界光及電磁場(chǎng)等因素的影響的優(yōu)點(diǎn)，在比較惡劣的環(huán)境中也具有一定的適應(yīng)能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，因此在工業(yè)控制、建筑測(cè)量、機(jī)器人定位方面得到了廣泛的應(yīng)用。但由于超聲波傳播聲時(shí)難于精確捕捉，溫度對(duì)聲速的影響等原因，使得超聲波測(cè)距的精度受到了很大的影響，限制了超聲測(cè)距系統(tǒng)在測(cè)量精度要求更高的場(chǎng)合下的應(yīng)用。距離是在不同的場(chǎng)合和控制中需要檢測(cè)的一個(gè)參數(shù)，測(cè)距成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個(gè)問題。而由于超聲波的速度相對(duì)光速小的多，其傳播時(shí)間比較容易檢測(cè)，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，因而人類采用仿真技能利用超聲波測(cè)距。超聲波測(cè)距是一種利用超聲波特性、電子技術(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)非接觸式距離測(cè)量的方法。因?yàn)樗欠墙佑|式的，所以它就能夠在某些特定場(chǎng)合或環(huán)境比較惡劣的情況下使用。比如要測(cè)量有毒或有腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的液面高度或高速公路上快速行駛汽車之間的距離。

我國超聲波檢測(cè)技術(shù)是從無到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。超聲波檢測(cè)儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化。

五十年代，我國開始從國外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國的UCT-2超聲波檢測(cè)儀，重達(dá)24kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。

五十年代末六十年代初，國內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，上海同濟(jì)大學(xué)研制出CTS-10型非金屬超聲檢測(cè)儀，也是電子管式，儀器重約20Hg。該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因超聲波檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的UCT-2，CTS-10型儀器。1976年，國家建委科技公司主持召開全國建筑工程檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)后，國家建委將混凝土超聲波檢測(cè)技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，組織全國6個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)。從此，超聲波檢測(cè)技術(shù)開始進(jìn)入有計(jì)劃，有目的的研究階段。

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于超聲波檢測(cè)技術(shù)的推廣普及。如羅馬尼亞N2701型超聲波測(cè)試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重10kg。七十年代，英國C.N.S公司推出僅有3.5kg重的PUNDIT便攜式超聲儀。1978年10月，中國建筑科學(xué)院研制出JC-2型便攜式超聲波檢測(cè)儀。該儀器采用TTL線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為5kg。同期研制出的超聲檢測(cè)儀器還有SC-2型，CTS-25型，SYC-2型超聲波檢測(cè)儀。從此，我國有了自己生產(chǎn)的超聲波儀器，為推廣應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著檢測(cè)技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)超聲檢測(cè)儀器的功能要求越來越高，單數(shù)碼顯示的超聲檢測(cè)儀測(cè)讀會(huì)帶來較大的測(cè)試誤差。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單片機(jī)的微處理功能。隨后具有檢測(cè)，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。其中，煤炭科學(xué)研究院研制的2000A型超聲分析檢測(cè)儀，是一種內(nèi)帶微處理器的智能化測(cè)量?jī)x器，全部操作都處于微處理器的控制管理之下，所有測(cè)量值，處理結(jié)果，狀態(tài)信息都在顯像管上顯示出來，并可接微型打印機(jī)打印。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，可靠性高，具有斷電存儲(chǔ)功能，其串口可以方便用戶對(duì)儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理及有關(guān)程序的開發(fā)。與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。目前，計(jì)算機(jī)市場(chǎng)價(jià)格大幅度下降，采用非一體化超聲波檢測(cè)儀器，計(jì)算機(jī)可發(fā)揮它一機(jī)多用的各種功能，實(shí)際上是最大的節(jié)約。過去那種全功能的儀器設(shè)置，還不如單獨(dú)的超聲儀，計(jì)算機(jī)可充分發(fā)揮各自特點(diǎn)。高智能化檢測(cè)儀器只能滿足檢測(cè)條件，使用環(huán)境，重復(fù)性測(cè)試內(nèi)容等基本情況一樣，才可充分發(fā)揮其特有功能。儀器設(shè)計(jì)也應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，才能滿足用戶的要求。綜上所述，我國超聲波儀器的研制與生產(chǎn)，有較大發(fā)展，有的型號(hào)已超過國外同類儀器水平。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達(dá)測(cè)距、激光測(cè)距及超聲波測(cè)距。前2種方法由于技術(shù)難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測(cè)距則由于其技術(shù)難度相對(duì)較低，且成本低廉,適于民用推廣。超聲測(cè)距在液位測(cè)量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于空氣測(cè)距，由于空氣中波速較慢，其回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測(cè)出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法為高。例如。隨著汽車智能化的發(fā)展，中國城市汽車的保有量迅速增加。隨之而來的是交通事故與日俱增，城市里尤其突出。智能交通系統(tǒng)是二十一世紀(jì)交通運(yùn)輸?shù)闹匾l(fā)展方向，這里就可以用到超聲測(cè)距判斷汽車前方障礙物的情況，及時(shí)向司機(jī)傳達(dá)信息。還有在水中探測(cè)，軍事，醫(yī)療中的超聲診斷和治療等方面有重要作用，而且測(cè)量精度在不斷的提高，另外在移動(dòng)機(jī)器人研制也廣泛應(yīng)用。為了使移動(dòng)機(jī)器人能自動(dòng)避障行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的距離信息（距離和方向）。目前這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，不斷提出新課題，具有廣闊的發(fā)展前景。