超聲波測距實驗--傳感器實驗

一、實驗目的
學習超聲波測距的方法；
二、實驗儀器
超聲波傳感器實驗模塊、超聲波發射接受器、反射板、直流穩壓電源
三、實驗原理
超聲波是聽覺閾值以外的振動，其頻率范圍10⁴～10¹²Hz，超聲波在介質中可產生三種形式的振蕩：橫波、縱波和表面波，其中橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體、液體和氣體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。超聲波測距中采用縱波，使用超聲波的頻率為40kHz，其在空氣中的傳播速度近似340m/s。
當超聲波傳播到兩種不同介質的分界面上時，一部分聲波被反射，另一部分透射過界面。但若超聲波垂直入射界面或者一很小的角度入射時，入射波完全被反射，幾乎沒有透射過界面的折射波。這里采用脈沖反射法測量距離，因為脈沖反射不涉及共振機理，與被測物體的表面光潔度關系不密切。被測D=CT/2，其中C為聲波在空氣中的傳播速度，T為超聲波發射到返回的時間間隔。為了方便處理，發射的超聲波被調制成40KHz左右，具有一定間隔的調制脈沖波信號。測距系統框圖如下圖所示，由圖可見，系統由超聲波發送、接收、MCU和顯示四個部分組成。

圖1 超聲波測距原理框圖
四、實驗內容與步驟
1．將超聲波發射接收器引出線接至超聲波傳感器實驗模塊，并將+15V直流穩壓電源接到超聲波傳感器實驗模塊；（發射部分接T+,T-;接收部分接R+,R-）
2．打開實驗臺電源，將反射板正對超聲波發射接收器，并逐漸遠離超聲波發射接收器。用直板尺測量超聲波發射接收器到反射板的距離，從60mm至200mm每隔5mm記錄一次超聲波傳感器實驗模塊顯示的距離值，填入下表

距離(mm)
顯示(mm)

五、實驗報告
根據所記錄實驗數據，計算超聲波傳感器測量距離的相對誤差。