（5）温度效应

    我们知道超声波的传播速率不是恒定的，受到介质、周围温度的影响。在20℃的空气中，超声波的传播速度约为344m/s,温度每升高一度，速度增加量约为0。6m/s。我们用“v”来表示超声波的传播速度，用“t”来表示当前温度，“v”和“t”的数学函数关系可以表示为v=331。5+0。6t (m/s)。由于温度效应的存在，当我们要用超声波来进行距离的测量时，就不得不考虑温度对于测量值得影响。为了确保测量在一定的误差范围内，满足生产生活上的精度要求，就必须时刻对超声波传播环境中温度的检测。当温差很大时，超声波测距的可依赖性会大大降低，必要时需要在数据处理中对结果进行温度补偿。因为本设计只是作为一次课题研究，了解超声波的工作原理，没有具体实际的需求，所以对于存在的误差，没有做研究和修正。

2。2超声波测距模块

因为设计时间有限和自身问题，本设计使用的是市场上成熟的产品HC-SR04超声波集成模块。它作为一个集成模块，包含了超声波发射模块、超声波接收模块、放大器模块、CX20106A红外集成电路四个部分。

HC-SR04的最大测量距离是4m，最小测量距离是2cm，即存在2cm的测量盲区。它的测量误差可以保证在3mm以内，这样的一个测量精度不仅仅可以满足生活的需要，也能够满足工业的要求。

在超声波测距模块工作时，我们利用模块上的TRIG接口发送信号，在发射的同时开始计时。发送的信号时间不能够小于10u/s，因为存在2cm的测量盲区，测距信号时间太短，将无法得到有效的测量距离。模块还将检测是否存在返回的信号，如果接收到该信号，计时器立即停止计时，计时器记录的时间t即为超声波从发出遇到障碍物返回的时间t（s）。超声波模块到障碍物的距离s=170t。

（1）电气参数：

表2-1 HC-SR04电气参数值

电气参数 HC-SR04 超声波模块

工作电压 DC 5 V

工作电流 15mA

工作频率 40Hz

最远射程 4m

最近射程 2cm

测量角度 15 度

  输入触发信号 10uS 的 TTL 脉冲

  输出回响信号 输出 TTL 电平信号，与射程成比例

  规格尺寸 45*20*15mm

（2）超声波时序图：

图2-1： 超声波时序图

由以上时序图可以看出，你需要提供一个时间不少于10us的超声波检测信号。与此同时，超声波模块内部将不断发送8个40khz的方波信号来检测是否有返回的信号被接收到。如果有收到了回响信号则立即输出。返回信号电平输出宽度越宽，说明超声波传播的时间越长，即超声波模块到障碍物的距离越远。文献综述

超声波模块在接线和使用时，应该注意几点事项。超声波模块在接线时，应断开电源；或在接电前，先让超声波模块接地。用超声波检测障碍物时，应保证障碍物的表面积在0。5m2以上，否则可能影响超声波模块发出的回波接收。

2。3 超声波的产生原理

目前市面的超声波传感器多数属于开放性结构。它的内部构造如下图2-4所示。从图中我们观察到，在底部放置着一个复合式振动器。该振动器是由一张金属片、一块压电陶瓷片以及谐振器构成。谐振器的形状像是一个喇叭，是为了更好对外发射有由振动引起的超声波，而且能够使超声波汇聚在装置的中心。