参考文献 31

致 谢 32

附 录 33

1 绪论

1。1 本文研究的背景与意义

超声波测距法是运用超声波在空气中的传播速度作为条件，根据超声波在发射后遇到 障碍物反射回来的时间，结合超声波发射和接收的时间差计算出超声波发射地点到障碍物 的距离。超声波是一种频率 20kHz 以上的声波，它属于机械波的范畴。其方向性强，易于 获得较集中的能量，并且在气体、液体、固体等介质中都能够进行有效的传播，超声波测 距发在 20 世纪 70 年代末期已经广泛应用于各大工业科技生产领域。文献综述

随着近年来电子测量技术行业的不断发展，超声波测量凭借其精度高、成本低、性能 优良的特点，备受人们青睐。由于超声波测量是一种非接触式测量，不受被测对象的颜色、 光线等因素干扰，能够在高温、潮湿、风尘、腐蚀等恶劣环境下工作，具有污染小，噪音 小，可适应能力强等特点，广泛应用于纸业、电力行业、化工业、环保业等行业中。

超声波测量凭借其反应迅速、实施方便、测量精度高、易于实现现场实时控制的优势， 因此为了使在移动中的机器人能够具有自动躲避障碍物的功能，就必须装备超声波测距系 统，从而及时获得距障碍物的位置信息，实现躲避障碍物的功能。由于超声波测距系统具 有以上的这些优点，在汽车倒车雷达的研究方面也得到了广泛的应用[1]。

1。2 国内外研究的发展现状

随着传感器技术和单片机控制技术的发展，非接触式测量技术在工业科技领域中已被 广泛运用。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距法、CCD 探测法、雷达测距法、 激光测距法等。其中，CCD 探测法具有实施方便、无需信号发射源、易获得大量的场景 信息等特点，但视觉测距需要额外巨大的计算开销。雷达测距具有全天候工作，适用在恶 劣环境中进行短距离、高精度测距的特点，但很容易受到电磁波信号的干扰。激光测距具 方向性强、高单色性、测量速度快等优点，尤其在雨雾环境下具有一定的穿透能力，并且 抗干扰能力强，但其成本昂贵、数据处理繁琐。

国内最初的测距仪是基于机械原理的，随着世界电子技术的发展，国内位移测距仪的 研究人员不甘于落后世界水平，耗尽心血刻苦研发出来的位移测距仪甚至在某一方面的科 技含量领先于世界水平。国内对于超声波返回信号处理方法、新型超声波换能器研发、超 声波发射脉冲选取等方面进行了大量分析与研究，并且针对超声波测距出现的常见影响因 素提出了温度补偿和接收回路串入自动增益调节环节等方法来提高超声波测距精度。

随着科学技术的不断进步和发展，超声波的应用领域也越来越广泛。虽然就目前的科 技水平来说，人们利用超声波技术还有相当大的局限性，因此，这是一个不断发展，同时

前景良好的技术。 目前，超声波测距系统广泛应用于建筑施工工地和一些工业现场的位置监控：液体液

位、井深、管道长度的测量、移动中机器人的定位和躲避障碍物等领域。伴随着经济科学 技术的发展，同时对超声波测距的精度要求越来越高，超声波测距应用的领域也会不断扩 大。

国外测距仪表早期也是采用机械原理，伴随近年来电子技术的应用的发展，开始逐步 向机电一体化的方向发展，同时总结了大量新的测量原理。在传统测量原理中渗透了电子 技术以及微机技术，结构得到了很大的改善，功能实现了进一步的提高。从国外测距仪发 展的技术动向来看，当前国外测距仪普遍采用了电子设计自动化、计算机辅助测试、数字 信号处理、专用集成电路以及表面贴装技术等。实现了智能化测距、非接触式测量测、新 原理的小型测距的功能[1]。