2.2.2超声波探测概述

超声波的频率是大于20kHz 的机械波。即使超声波是一种特殊的声波，但它任然具有其它声波的基本物理特征：如干涉、反射、折射、衍射、散射等。此外，超声波的方向性相对集中，小振幅，加速度快等益处，能够产生相对大的能量，并且在不同的介质中，其大部分的能量会被反射回来。根据超声波在检测方面的应用比较简单，相对比较容易做到对其实时控制，并且在测量精度问题上也容易达到实际生活所需的要求。所以它主要用于倒车雷达测距，例如建筑工地及工业现场、井深的应用、管道长度等。

超声波在液体介质、气体介质、固体介质中传播时，根据超声波在不同传播介质中的声学特性来探查物体或是对物体进行测量的技术称为超声检测技术。当超声波脉冲以一定的形式在某一介质中传播时，根据其反射属性，常被用于探查金属、非金属物体中的缺陷位置等，因此，对锻件，钢，混凝土焊缝探伤及人造石和其他物体；而在海里，也可以根据超声波的反射属性来帮助潜艇中人员知道潜艇与周围鱼群的距离，亦可以用来探查深海面的情况等等；超声波技术在人体健康方面也有很好的应用，比如可以用于临床一些疾病的诊断和胎儿前期检查。超声连续波的共振特性，可以测量压力容器，如：锅炉，而且还可以测量船的甲板上，这样的厚度和腐蚀程度，也可制成机械过滤器。对于超声波的衰减这一特性，能够用于研究某一材料的物理等等性质。当超声波辐射对移动的物体，利用多普勒效应，可以对流动的液体的流量进行测量，也可应用于临床比如检测心血管搏动等。此外，超声波作为传递信息的载体，也可制成水遥测仪，可以促进在水中的通信。在测量液位、粘度、检漏、硬度及温度等方面也有着超声波广泛夫人应用。就此之外，声成像技术的发展更拓宽了超声波检测内容的范围。

超声波测量技术在国家核心技术部门上也有着广泛的应用比如航空航天、国防、电力，保障其功能安全的运行，还能够起到节约能源、降低成本的巨大作用。超声波以其强穿透能力，和其他波如电磁波等不同，超声波几乎可以在所有物体中传播，从而可以帮助人们了解所需物体内部的一些情况。而且超声波检测装置结构简单，成本低，有利于工程应用。近年来，由于现代电子技术，计算机技术，信号处理技术和超声波的产生、接收新技术的发展，打破了传统的超声波检测的限制，进一步扩大其应用范围。

2.2.3超声波测距的原理及实现

从原理的角度可以把超声波测距分为脉冲反射式、共振式这两种。由于有限的应用需求，课题设计使用第一种方式。其原理就是在超声波模块工作时，向某一方向发射超声波的同时开始计时，当超声波途中遇障碍物反射回来时，此时超声波模块接收到反射波就停止计时。在正常环境下超声波的传播速度一般为 C=340m/s，根据上述过程中计时器的时间t，就可以算出来回的距离值（S），即：S=C*t/2=C*t0(t0称为渡越时间)。这样可以看出其主要部分含有：源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/

(1) 供应电能的脉冲发生器即发射电路；

(2) 接收超声波和发射超声波隔离开关；

(3) 发射传感器；

(4) 接收传感器；

(5) 接收超声波后的放大器部分，将较小幅度的回收声波放大到一定幅度； 

(6) 控制/录音设备，一般控制排放的电能的传感器，和控制脉冲声发射记录回波时间，存储所请求的数据，与时间间隔成所需的距离。

在超声波测量系统中，因为当频率值取得太低时，杂音的干扰会比较大；当频率值太高，在传播衰减过程是很大的。所以在超声波测量，通常用40kHz超声波。目前超声波正常测量的距离一般为几米到几十米，是一种适合短距离测量的方式。由于超声波发射器和接收器的频率特性有一定的固有性，具有很高的抗干扰能力。