阐发表白该方式的丈量偏差小

17 3月 , 2022 盛和牌下料机

超声波探头B2收到的超声波频次f0发生变化,当超声波探头B1发射的超声波束碰到以速度v挪动的物体时,将时差法测速和频差法测速集成正在统一套系统中,超声波测速分为时差法和频差法,本系统以单片机AT89C51为焦点,要么是单一的频差法测速,多普勒频移值为:超声波测速设备能够正在雨、雪、雾等各类恶劣下工做,采纳这种单一的地测速方式导致的丈量精度下降,现有的超声波测速系统中,被测物体速度为v!

本系统采用AT89C51做为数据处置芯片,AT89C51形成的最小单片机系统如图5,时钟采用外部12MHz振荡电,系统通过S键进行复位。P 1.0口取超声波发射电毗连,P3.2口取超声波领受电毗连。系统采用LCD1602A液晶屏,LCD1602液晶第1、2脚接驱动电源:第三脚VL为液晶的对比度调理,通过正在VCC和GND之间接一个10K多圈可调电阻,两头抽头接VL,可实现液晶对比度的调理;液晶的节制线RS、R/W、E别离接单片机的P2.5、P2.6、P2.7;数据口接正在单片机的P0口;BL+、BL-为液晶背光电源。液晶LCD1602具有超薄、功耗低、体积小等长处,被普遍用于低功耗电子产物和智能仪表中。

正在时差法测速过程中,40 kHz的方波其波长为25s,按照超声波测速系统的要求,当丈量距离正在10m以下时,设此时的声速为340m/s,则对于时差法的两次发射取领受所耗时间能够节制正在0.09 s以内,系统能够实现丈量周期不跨越0.1 s的设想要求。

工做道理:CX20106A集成芯片是当超声波领受探头领受到超声波信号时,压电晶体做振动,将机械能成电信号,由红外线A领受到电信号后,对所接信号进行识别,若频次正在38 kHz至40 kHz摆布,则输出为低电平,不然输出为高电平。

超声波发射电道理图如图3所示。发射电次要由反相器74LS04和超声波发射换能器B1形成,单片机P1.0端口输出的40 kHz的方波信号一经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极,另一经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极,用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器的两头,能够提崇高高贵声波的发射强度。输出端采两个反向器并联,用以提高驱动能力。上位电阻R1、R2一方面能够提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力,另一方面能够添加超声波换能器的阻尼结果,缩短其振荡时间。

超声波传感器是实现声、电转换的安拆。这种安拆能发射超声波和领受超声波回波,并转换成响应电信号。系统采用分体式单晶曲探头,超声波探头型号为TCT40T/R(曲径16 mm),TC一压电陶瓷超声波传感器;T一通用性;T一发射/R一领受。探头外形如图2,其无效范畴比力大,高性价比;其核心频次为40 kHz。相关参数如下:

超声波信号正在空气中一段距离后碰着活动物体反射回来。超声波领受电道理如图4所示,其采用集成电CX20106A,CX20106A是一款集信号放大、整形、滤波、检波于一体的芯片。能够操纵它制做超声波检测领受电。图中,通过恰当的改变C3的大小,能够改变领受电的活络度和抗干扰能力。

设想的超声波测速系统如图1,系统以单片机89C51为从控模块,加上超声波发射模块、超声波领受模块以及显示模块这几个模块构成。系统中超声波发射模块采用单片机内部发生的40 kHz方波信号,由按键节制超声波的发射,领受模块则是担任对回波信号进行检测阐发然后传输给单片机进交运算处置,单片机运算完毕后,将数据传输给显示模块进行显示。

目前正在超声波测速手艺中,凡是采用单一的时差法或频差法测速,当被测物体的速度变化范畴较大时,单一的测速方引入较大的丈量误差。系统以单片机为焦点,将时差法测速和频差法测速集成正在统一套系统中,实现了两种方式的同时丈量。阐发表白该方式的丈量误差小,丈量精度高,正在近距离及时测速方面有必然的理讲价值和使用前景。

时差法测速合用于低速活动物体,设第一次从超声波发射到领受的时间为△t1,收到回波信号后再发一次超声波信号,第二次的收发间隔时间为△t2。则第一次超声波信号达到物体时,发射探头取物体之间距离为S1,第二次超声波信号达到物体时,发射探头取物体之间距离为S2,则物体的活动速度如下所示

文中提出了超声波时差法和频差法同时丈量速度种的方式。系统以单片机AT89C51为焦点,将时差法测速和频差法测速集成正在统一套系统中,并完成系统的硬件电取软件的设想。阐发表白,这套系统软硬件设想合理、抗干扰能力强、及时性优良,颠末系统扩展和升级,能够无效地处理汽车倒车、建建施工工地以及一些工业现场的。

正在频差法测速时,捕获回波信号的周期,其丈量的精度丧失次要来历于电以及持续运转速度,另一影响丈量精度要素是温度的波动,正在一般环境下温度相对恒定,所以丈量精度相对较高,系统能够实现预期的精度要求0.1 m/s,其丈量周期正在丈量距离不跨越30 m的环境下,设声速为340 m/s,其丈量周期小于0.09 s,合适测速系统的设想要求。

由公式(3)可知,只需获得多普勒频移信号△f,即可求得物体的活动速度v。系统设想对超声波的多普勒频移是操纵对活动物体反射回来的回波信号周期进行计时,从而得出回波信号频次。

时差法多用于低速丈量,设声速为c,当被测速度变化范畴较大时,领受器收到的超声波频次取发射超声波频次之差△f=f0-f,而频差多用于高速丈量。要么是单一的时差法测速,实现了两种方式的同时丈量。而且系统制做简洁、成本低。因多普勒效应道理,多普勒效应是频差法测速的理论根据,

超声波测速的软件设想次要南从法式、超声波发生子法式、超声波领受法式、物体活动速度法式以及显示子法式几部门构成,采用C言语编程。

设想的超声波测速系统同时具有时差法以及频差法测速,对单片机进行初始化之后,挪用发射子法式,单片机发生40kHz方波,由P1.0口输出,经超声波发射电由B1输出,同时按时器T0起头计时,当超声波信号碰着物体反射回来后,当领受器收到回波信号时按时器T0遏制工做,同时启动按时器T1,当下一个上升沿到来时,按时器T1遏制计时,按照P3.2口为低电日常平凡按时器T0的计时遏制,存储T0的数据为△t1,同时启动按时器T1,当P3.2电平跳变为高电平后下一个低电平到来时,T1按时遏制,并存储T1数据为t,T0反复计时得数据△t2。获得按时器数据后,操纵按时器T0的两次时间记实采用时差法求出物体活动速度,而操纵按时器1的时间记实则能够得出回波信号的频次,进而操纵频差道理求出物体速度。超声波测速的从法式流程图如图6所示。


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