基于超声波传感器的测距系统设计.docx
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1、基于超声波传感器的测距系统设计wuyue导语:为了以超声波作为检测手段,必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。障碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前提,超声波以其信息处理简单、价格低廉、硬件容易实现等优点,被广泛用作测距传感器。本超声波测距系统选用了SensComp公司生产的Polaroid6500系列超声波距离模块和600系列传感器,微处理器采用了ATMEL公司的AT89C51。本文对此超声波测距系统进行了具体的分析与介绍。1、超声波传感器及其测距原理超声波是指频率高于20KHz的机
2、械波。为了以超声波作为检测手段,必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器可以具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波互相转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOFtimeofflight。首先测出超声波从发射到碰到障碍物返回所经历的时间,再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离,即1、硬件电路设计我们设计的超声波测距系统由Polaroid600系列传感
3、器、Polaroid6500系列超声波距离模块和AT89C51单片机构成。2.1Polaroid600系列传感器此超声波是集发送与接收一体的一种传感器。传感器里面有一个圆形的薄片,薄片的材料是塑料,在其正面涂了一层金属薄膜,在其反面有一个铝制的后板。薄片和后板构成了一个电容器,当给薄片加上频率为49.4kHz、电压为300VACpk-pk的方波电压时,薄片以同样的频率震动,进而产生频率为49.4kHz的超声波。当接收回波时,Polaroid6500内有一个调谐电路,使得只要频率接近49.4kHz的信号才能被接收,而其它频率的信号则被过滤。Polaroid600超声传感器发送的超声波具有角度为3
4、0度的波束角3,如图1所示:图1波束角超声波既能够作为发射器又能够作为接收器,传感器用一段时间发射一串超声波束,只要待发送结束后才能启动接收,设发送波束的时间为D,则在D时间内从物体反射回的信号就无法捕捉;另外,超声波传感器有一定的惯性,发送结束后还留有一定的余振,这种余振经换能器同样产生电压信号,扰乱了系统捕捉返回信号的工作。因而,在余振未消失以前,还不能启动系统进行回波接收,以上两个原因造成了超声传感器具有测量一定的测量范围。此超声波近期能够测量37cm。2.2Polaroid6500系列超声波距离模块Polaroid6500系列超声波距离模块的硬件电路如图2所示图2Polaroid650
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