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　　超聲波測距儀的概念
　　
　　超聲波測距儀在氣體、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(jiān)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。超聲波測距儀由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收放大電路、計數和顯示電路組成。
　　
　　一、超聲波測距儀設計原理
　　
　　超聲測距儀是根據超聲波遇到障礙物反射回來的特性進行測量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時開始計時，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中斷停止計時。通過不斷檢測產生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離L。基本的測距公式為：L=（△t/2）＊C
　　
　　式中L——要測的距離
　　
　　T——發(fā)射波和反射波之間的時間間隔
　　
　　C——超聲波在空氣中的聲速，常溫下取為340m/s
　　
　　聲速確定后，只要測出超聲波往返的時間，即可求得L。
　　
　　二、數據測量和分析
　　
　　1.數據測量與分析
　　
　　由于實際測量工作的局限性，后在測量中選取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm六個距離進行測量，每個距離連續(xù)測量七次，得出測量數據（溫度:29℃）,如表所示。從表中的數據可以看出，測量值一般都比實際值要大幾厘米，但對于連續(xù)測量的準確性還是比較高的。
　　
　　對所測的每組數據去掉一個大值和小值，再求其平均值，用來作為終的測量數據，后進行比較分析。這樣處理數據也具有一定的科學性和合理性。從表中的數據來看，雖然對超聲波進行了溫度補償，但在比較近的距離的測量中其相對誤差也比較大。特別是對30cm和50cm的距離測量上，相對誤差分別達到了5%和4.8%。但從全部測量結果看，本設計的誤差都比較小，也比較穩(wěn)定。本設計盲區(qū)在22.6cm左右，基本滿足設計要求。
　　
　　2.誤差分析
　　
　　測距誤差主要來源于以下幾個方面：
　　
　　（1）超聲波發(fā)射與接收探頭與被測點存在一定的角度，這個角度直接影響到測量距離的值;（2）超聲波回波聲強與待測距離的遠近有直接關系，所以實際測量時，不一定是*個回波的過零點觸發(fā);（3）由于工具簡陋，實際測量距離也有誤差。影響測量誤差的因素很多，還包括現場環(huán)境干擾、時基脈沖頻率等等。
　　
　　三、超聲波測距儀應用分析
　　
　　采用超聲波測量大氣中的地面距離，是近代電子技術發(fā)展才獲得正式應用的技術，由于超聲測距是一種非接觸檢測技術，不受光線、被測對象顏色等的影響，在較惡劣的環(huán)境（如含粉塵）具有一定的適應能力。因此，用途極度廣泛。例如:測繪地形圖，建造房屋、橋梁、道路、開挖礦山、油井等，利用超聲波測量地面距離的方法，是利用光電技術實現的，超聲測距儀的優(yōu)點是:儀器造價比光波測距儀低，省力、操作方便。
　　
　　超聲測距儀在*的機器人技術上也有應用，把超聲波源安裝在機器人身上，由它不斷向周圍發(fā)射超聲波并且同時接收由障礙物反射回波來確定機器人的自身位置，用它作為傳感器控制機器人的電腦等等。由于超聲波易于定向發(fā)射，方向性好，強度好控制，它的應用價值己被普遍重視。
　　
　　總之，由以上分析可看出:利用超聲波測距，在許多方面有很多優(yōu)勢。因此，本課題的研究是非常有實用和商業(yè)價值。