超声波测距资料知识讲解.docx

1、超声波测距资料知识讲解超声波测距资料资料超声波测距传感器SDM-IO本模块最远测试距离是1500mm,测量周期10ms专为小车设计。1、本模块性能稳定，测度距离精确。能和国外的 SRF05,SRF02等超声波测距模块相媲美。模块高精度，首创无盲区（0cm开始测 量），稳定的测距是此产品成功走向市场的有力保障。2主要技术参数：1）使用电压：DC3.8-5.5V2）静态电流：小于8mA3）输出TTL电平4）感应角度：不大于15度5）探测距离：0cm-1500mm6）高精度：可达3mm接线方式，VCC、trig （控制端）、echo （接收端）、GND模块主要特点：（1） 超微型，只相当于两个发射，

2、接收头的面积，已经没法再小了（2） 无盲区（8mm内成三角形误差稍大）.（3） 反应速度快,10ms的测量周期，不容易丢失高速目标。（4） 发射头，接收头紧靠，和被测目标基本成直线关系（8mm内还是大三角形，这个是发射，接收头的物理形状决定了 ）.（5） 模块上有LED指示，方便观察和测试！1:超声波测距原理超声波是一种频率比较高的声音，指向性强.超声波测距的原理是利用超声波在 空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根 据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波 测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=CX T式中L为测量的距离长

3、度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播 的时间差（T为发射到接收时间数值的一半）。已知超声波速度C=344m/s （20 C室温）超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度 就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系，近似公式为：C=C0+0.607X TC式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度（C ）。对于超声波测距精度要求达到1mm寸，就必须把超声波传播的环境温度考虑进 去。2:超声波模块使用方法使TRIG=0，最少延迟10us的时间,然后TRIG=1,超声波模块此时开始启动一个测 量周期,发射若干个40khz的声波,

4、然后启动10ms的定时器等待反射波，如果收 到反射波,模块的ECHC输出一个宽度为150us的负脉冲,从TRIG=1到ECHO=K 时间即为从发射到收到发射波的时间.3:为什么距离最远只有1500mm?本传感器专为智能小车等微型设备而设计，适合小范围，小空间，封闭空间的场合， 大家知道,超声波传输速度低，衰减时间长，如果一味追求距离，就会导致响应时 间长,丢失目标,在室内等封闭场合会形成多次发射震荡，传感器就无法正常工作 了.F面从传感器的反应时间来分析距离的问题超声波空气中速度每秒约340米,折算成毫秒,就是340mm/ms探测距离为 1500mm的话，探测到回波的距离就是3000mm超声波

5、的传输时间是9ms,加上电 路延迟,传感器的能量延迟，再预留一些保护时间（让上次超声波能量消失），每次 测量时间就是10ms.10ms的反应速度对于智能小车来说是合适的，高速运动时不 会丢失目标.现在市面有一种传感器是5米,这个5米是最大距离，探测目标一般是墙面等大 发射面,对于小目标是不可能达到的，先不管这个小目标到底是多少距离了 ，我们 从传感器的反应时间来分析.这种传感器的时序跟我们的不同，它是先收到反馈 然后再从Echo的脉宽上反馈出来的，而不是从echo和trig的时差来反馈的，这 样传感器的反应时间又增加了一倍！这样5米传感器的反应时间最少是（上面计 算1米的最少时间是6ms）:5

6、*6*2=60ms!就算最快60ms的测量周期，对于智能小 车能应用已经太迟钝了 ！当主控CPU探测到目标时，小车恐怕已经撞上去了 ！4:你的超声波发射和接收头靠的很近，为什么？大家看到的超声波传感器一般发射和接收头分得比较开 ，是因为靠的越近发射头的横向波能量传递给接收头的越高，导致盲区变得很大，甚至无法正常工作，让发 射头和接收头分开点是不得以而为之，这样带为的坏处是发射头，接收头和测量 物体之间是三角形连接！很明显距离越近，三角形的角度就越大，这样就带来误差 了.而本店传感器的发射头和接收头是紧密挨在一起的，和探测目标就是平行关 系,而不是三角关系.5:你的超声波模块真的无盲区？千真万确

7、!商品图片里带有示波器的截图，大家可以看到发射波和反射波的时间 关系,反射波只有一个！本超声波传感器独创性的消除了横向干扰波，最小测量距 离从0开始.6:计算距离为什么要减去固定延迟超声波发射头和接收头的内部晶体和外体有一个固定距离 ，电路也有固定延迟总延迟时间为250us,当减去这个250us延迟时程序要做一些容错判断，因为近 距离（10mm内）误差较大（距离在10mn范围内,发射头,接收头,和目标形成大三 角形,测量误差大）,t2-t1 非常接近250us时当作0距离处理,当t2-t1250us 时可线性处理7:不同物体测量距离不同？对!因为超声波就是频率高些的声音，不同材料，形状的物体对

8、声音的吸收率不同 反射角度不同，只有反射到接收头（也就是超声波发射的方向）的能量才会被探测 到,所以不同物体测量的有效测量距离不同 一般来说,平面光滑的物体（如镜面） 反射距离最远，通常说的最大探测距离指的就是这类物体，细小的物体探测距离 很近很多，如细棉线,面积小,而且吸收声音，就探测不到下面列举实际物体的最大探测距离:1.圆珠笔,200mm2.手,400mm3.1mm粗带塑料套的电线,30mm4.游标卡尺,450mm5.人体（穿厚衣服）,400mm6.墙面,1200mm（最大1500mm左右，需要垂直测量）7.1mm粗细棉线，探测不到8.竹牙签,40mm8:有应用例程吗？有，下面引用一个位

9、网友的程序，用51单片机做的控制，功能是每隔12ms重复测 量,并把测量结果发送到串口，在PC上用sscom32程序观察.在这个例子中，用到 了两个10, 个做输入，一个做输出，如果10紧张,能不能用更少的10呢？可以 的,具体见下一个问答.#in elude reg51.h#in elude sio.h sbit TRIG = P2A7;sbit ECHO =卩2八6;#defi ne XTAL 19660800L#defi nws PERIOD12MS(12L* XTAL /12L /256L/ 1000L)#defi ne DISTANCE_PARAM (XTAL / 10000L)vo

10、iddelay (un sig ned intt)while(t-) ;voidmai n (void)EA = 0;TMOD &= 0x0F;/cleartimer0 mode bitsTMOD |= 0x01;/puttimer0 into MODE 116bitcomn itialize (); /* in itialize in terrupt drive nserial I/O */com_baudrate (14400); /* setup for 14400 baud */EA = 1; /En able In terruptswhile (1)un sig ned int di

11、sta nee;un sig ned char dh, dl;START:TR0 = 0;THO = 0;TLO = 0;TRIG = 0; /发出一个负脉冲,启动一个测量周期delay(100);TRIG = 1; /开始测量TR0 = 1; /同时启动定时器0while (ECHO) / 监视 ECHO信号if (TH0 = PERIOD12MS) / 一个测量周期超 时goto START;TR0 = 0; /停止计时/计算距离:为了提高精度，分母分子取合适的数值，定时器计数换算成时间*声速(340),得到以mn为单位dista nee = (TH1 * 256 + TL1) * 12L

12、 * 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (dista nee = 30)dista nee -= 30;elsedista nee = 0;dh = dista nee 8;dl = dista nee;com_putchar(dh);1；com_putchar(dl);TRO while (TH0 = PERIOD12MS) / 一个测量周期超goto START;TRO = 0; /停止计时/计算距离：为了提高精度，分母分子取合适的数值，定时器计 数换算成时间*声速(340),得到以mm为单位dista nee = (TH1 * 256 + TL1) * 12L *

13、 34L) / DISTANCE_PARAM / 2;if (dista nee = 30)dista nee -= 30;elsedista nee = 0;dh = dista nee 8;dl = dista nee;com_putchar(dh);eom_putchar(dl);TRO = 1;while (THO PERIOD12MS); / 保持大约 12ms的测 量周期10:需要更短周期的测量，可以吗可以,模块只捕获第一个反射信号，ECHO俞出（150us脉冲）后马上等待下一个测 量命令（TRIG上的脉冲）,如果主控CPU监控ECHO勺电平信号,在ECHO 0变到 1后马上就可以

14、进行下一轮测量了 ，而不必等到10ms后再进行测量但需要注意: 超声波有可能多次来回发射（在被测物体距离很近或很封闭的空间）,连续测量如 果碰到这种场合就有可能收到错误的信号，导致测得的距离不准确了 .11:抗干扰性如何抗干扰性能比较强设计上有几个措施:1.尽量降低输入阻抗，阻抗越高越容易引 入干扰;2.模块设计的距离比较近，信号放大倍数只满足此距离;3. 一般干扰源离 模块越近,越容易干扰，模块对近距离的信号进行了衰减经实际测试，模块对近 距离的噪音（击掌,口哨,音频喇叭）干扰不产生动作，但较强机械震动有时会产生 干扰（有较强谐波，含40khz成分）,因此超声波模块避免跟可能产生振动的物体 硬连接,中间可以用橡胶等减震，这样就能可靠工作了 12:探测角度?近距离探测角度比较大，约60度,越远距离,探测角度越小，最远处接近0度.13:模块有其他接口方式吗？有.另有TTL串口模式.其他如IIC,SPI可以定做，但最常用的是10和TTL接口 方式,具体咨询店主