超声波测距的意义

一般认为，对超声波的研究最早是从65438+F1Galton的气哨实验开始的。当时，高尔顿在空中产生了300K Hz的频率，这是人类第一次有效地产生高频声音。科技的发展往往与一些偶然的历史事件联系在一起。极大地推动了超声波研究的是1912年首航的豪华客轮泰坦尼克号的沉没。这一当时震惊世界的悲剧促使科学家提出了声学方法来预测冰山，并在随后的第一次世界大战中进一步推动了超声波的研究。

近年来，随着超声波技术研究的不断深入，加上其高精度、无损、非接触的优点，超声波的应用越来越普及。目前已广泛应用于机械制造、电子冶金、航海、航空、航天、石油化工、交通运输等工业领域。此外，它在材料科学、医学和生物科学领域也占有重要地位。

在中国，对超声的大规模研究始于1956。到目前为止，已经在超声的各个领域开展了研究和应用，其中有少数已经接近或达到国际水平。

中国测试技术研究院李茂山在《超声波测距原理与实用技术》中详细阐述了超声波测距的原理，给出了实现超声波测距的具体框图，并讨论了影响超声波测距精度的几个原因。在这篇论文中，他没有提到超声波测距需要的一些具体电路，只是给出了测距一般需要的电路名称，没有提到各种电路之间的匹配。

1998年，曼尼斯·马泰克(秦皇岛)有限公司推出数字式超声波位移测量仪。李忠杰在《数字式超声波位移测量仪的研究》一文中介绍了这种数字式超声波位移测量仪的结构、工作原理和功能。借助单板机，给出了程序框图，详细说明了仪器各部分的硬件电路，并列出了部分仪器的测量数据并进行了分析。本文给出了超声波测距仪在测量液压缸位移时相对于其他位移传感器的优势，并给出了单片机的程序框图。中国科学院上海声学实验室的王润田在他的文章《双频超声波测距》中提出了一种双频超声波测距的原理和方法。因为空气对超声波的吸收与超声波的平方成正比，所以用于测距的超声波频率不可能很高，但另一方面，频率越低，波长越长，测量长度的绝对误差越大，测距范围变宽实际上与测量精度是矛盾的。王润田提出，要达到长距离的测距精度，应该同时发射两种频率的超声波，较大的频率测量短距离，较小的频率测量长距离，从而在更大的范围内达到更高的测距精度。

随着计算机技术、自动化技术和工业机器人的不断发展和广泛应用，测距变得越来越重要。目前常用的测距方法主要有雷达测距、红外测距、激光测距和超声波测距。与其他测距方法相比，超声波测距具有以下优点:

(1)超声波对颜色和光照不敏感，可用于识别透明性差、漫反射大的物体(如玻璃、抛光物体)。

(2)超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、粉尘或烟雾、强电磁干扰、有毒等恶劣环境。

(3)超声波传感器结构简单，体积小，成本低，技术难度低，信息处理简单可靠，易于小型化和集成化。因此，超声波作为一种距离测量和身份识别的手段，越来越受到人们的关注。