超声波测距实验--传感器实验

一、实验目的
学习超声波测距的方法；
二、实验仪器
超声波传感器实验模块、超声波发射接受器、反射板、直流稳压电源
三、实验原理
超声波是听觉阈值以外的振动，其频率范围10⁴～10¹²Hz，超声波在介质中可产生三种形式的振荡：横波、纵波和表面波，其中横波只能在固体中传播，纵波能在固体、液体和气体中传播，表面波随深度的增加其衰减很快。超声波测距中采用纵波，使用超声波的频率为40kHz，其在空气中的传播速度近似340m/s。
当超声波传播到两种不同介质的分界面上时，一部分声波被反射，另一部分透射过界面。但若超声波垂直入射界面或者一很小的角度入射时，入射波完全被反射，几乎没有透射过界面的折射波。这里采用脉冲反射法测量距离，因为脉冲反射不涉及共振机理，与被测物体的表面光洁度关系不密切。被测D=CT/2，其中C为声波在空气中的传播速度，T为超声波发射到返回的时间间隔。为了方便处理，发射的超声波被调制成40KHz左右，具有一定间隔的调制脉冲波信号。测距系统框图如下图所示，由图可见，系统由超声波发送、接收、MCU和显示四个部分组成。

图1 超声波测距原理框图
四、实验内容与步骤
1．将超声波发射接收器引出线接至超声波传感器实验模块，并将+15V直流稳压电源接到超声波传感器实验模块；（发射部分接T+,T-;接收部分接R+,R-）
2．打开实验台电源，将反射板正对超声波发射接收器，并逐渐远离超声波发射接收器。用直板尺测量超声波发射接收器到反射板的距离，从60mm至200mm每隔5mm记录一次超声波传感器实验模块显示的距离值，填入下表

距离(mm)
显示(mm)

五、实验报告
根据所记录实验数据，计算超声波传感器测量距离的相对误差。