作原理及系统设计讲解

　　超声波测距组成部分框图现代工业正向着智能化、自动化的方向发展，测距技术作为工业生产的重要组成部分对稳定度和精度的要求也日益严格。传统测量手段由于受环境、工具和人为因素影响，已经不能满足现代工业测量的要求。超声波测距作为一种非接触式的测距方式，以其抗干扰能力强。量范围广、易于控制、测量精度高等优点，已经在工业测量领域得到广泛应用。本系统设计应用于石油泥浆液位测量，设计测量范围为50cm600cm，设计测量精度为厘米级，特点在于系统采用温度补偿对测量数据进行修正，确保准确性。

　　1工作原理及系统设计1.1超声波测距原理超声波主要由双压电晶片振子、圆锥共振板和电极等部分构成。两电极间加上一定的电压时压电晶片就会被压缩产生机械形变，撤去电压后压电晶片恢复原状。若在两极间按照一定的频率加上电压，则压电晶片也会保持一定的频率振动。经试验测得此型号压电晶片的固有频率为38.4kHz，则在两极外加频率为40kHz的方波脉冲信号，此时压电晶片产生共振，向外发射出超声波。同理，没有外加脉冲信号的超声波传感器在共振板接收到超声波时也会产生共振，在两极间产生电信号。　1.2系统原理设计本系统硬件主要由超声波发射、超声波接收及放大、单片机控制与液晶显示、温度采集和补偿等部分组成。当按下复位键启动系统工作时，单片机向传感器发射头送出若干40kHz的方波脉冲，同时启动定时器对超声波传播时间进行计时。当接收头收到反射回的超声波（在有效测距范围内）并经放大滤波传入单片机时，定时器停止计时。查表得到测距温度下的声速，按式计算出测量距离，送液晶显示。

　　2系统电路设计。超声波接收放大电路超声波在空气中传播的衰减程度随传播距离的增加而增大，所以反射回来被接收头收到的信号非常微弱，不能直接送入后级电路处理，首先要经过信号放大。

　　3误差分析及系统精度提高在系统测试过程中发现对系统性能和测量精度影响较大的主要有测量盲区、回波时间的确定、控制器定时器偏差、温度对速度的影响等几方面。

　　4.测量盲区造成测量盲区存在主要有两方面因素：超声波发射头在发射出一串方波信号后经过一段延时才打开外部中断入口，防止方波信号直接进入接收头作为回波引起中断，产生误测量，延时对应的距离即为盲区；另一方面，在测量较近距离时，回波信号会与发射余波重叠造成寻峰失败，同样产生测量盲区。

　　基于图像与电话报警的数字家庭安全监控系统大的特点是集成多种常用家居安防设备，有效整合数字家庭的多种资源，降低成本，提高安防系统稳定性。系统摄像头置于大门内侧，巧妙地透过大门的“猫眼”取景，既提高摄像头自身安全性，又能有效实现广角功能，拍摄到更多信息，这是本系统的另一特色。实现系统与家庭网关互联，作为数字家庭网络的子系统之一是以后的研究方向。