基于超声波传感器的障碍物检测课程设计
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:
《智能仪器仪表设计基础》
课程设计报告
?
单位：
学生姓名:
专业:
班级:
学号：
指导老师：
成绩：
设计时间:２０1３年5月
指导老师提供的设计题目和要求
1、设计题目:基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计
2、指导老师:
3、设计条件：
[1]仿真软件可用Mｕltｉsim１0软件或者sａber软件。
[2]超声波传感器详细参数:
工作频率：４０KHz±1.０KHz
声压值:≥９4ｄB(30cｍ/10Vrmｓsine wａｖｅ)
灵敏度：≥-82ｄB/v/u baｒ（0dB=v／pａ）;
?余振：:≤1.2ms；
?－６dＢ方向性(度)：60°±１0°
?电容：２000pf±１0%；
最大输入电压（Vp-p)：１50(40KHz)
使用温度范围：-35℃—＋80℃
储藏温度范围：-40℃—＋8５℃
4、设计要求：
[1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电
路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带通电路、回波二值化电路组成。
[2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=５V，Vmin=0V的方波信号时，超
声波发射电路输出端能输出ＶPP=100V~１5０Ｖ，f=4０KHZ的一个激励信号。
[3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V,f＝40KHZ的正弦
波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时,超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
[4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号
5、参考书目
[1]胡向东，刘京诚，余成波等编著,传感器与检测技术机械工业出版社,200９
[2] 张国雄主编测控电路机械工业出版社,第4版
一、摘要
本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一阶低通滤波电路、二级低通电路、回波二值化电路组成。在本次应用Mｕltisim10软件仿真实验过程中我们用555定时器产生了0~5V的方波激励信号，并通过升压激励电路最终能输出ＶPＰ=１０0Ｖ～150V,f=４0ＫHZ的一个激励信号。而当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=6０ｍV~2V,f=4０ＫHZ的正弦波信号时,超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
二、相关电路概述及原理简介
1、超声波传感器
超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值，有效地进行电/声转换，增大超声波的发射距离,并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。超声波发射与回波接收电路如图3所示(画出一路,其他三路与该路一样)。
图１超声波发射原理图
EFR4０RS是收发一体封闭（防水)型超声波传感器，其中心频率f0＝(4０.0±1．０）kＨz，-3 dB带宽１ｋHｚ。驱动电压峰一峰值要求６0~150V。CD405２是双路四选一模拟开关，单片机的P3.4和Ｐ3.5端口输出选通信号，单
片机的P3．３端口输出一串4０kHｚ的脉冲电压,通过CD4０52的X路加到选通的开关三极管Ｑ１基极，经脉冲变压器T１升压至100VP-P左右，驱动超声波传感器ＥFR4０RＳ发射超声波。发射时的脉冲电压幅值大小直接影响测距的远近,应采用超声波专用的脉冲变压器。反射回的超声波经原收发一体封闭型超声波传感器变成毫伏级的一串脉冲电信号。由于回波电信号的幅值小，VD３和VD4二极管截止,该信号不会通过T１变压器副边线圈形成短路。ＶD1和VD2
二极管也截止,所以回波电信号经R1和C１,通过CD4052的Ｙ路送到超声波电信号放大与整形电路。R1和ＶD1，VD2组成双向限幅电路，避免发射时的大信号造成超声波放大与整形电路阻塞，甚至损坏电路。
２、５55定时器
5５5定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为５55,用ＣＭOS工艺制作的称为75５5,除单定时器外,还有对应的双定时器 556/７55６。5５5定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作，７5５5可在3~18V工作，输出驱动电流约为2００mA，因而其输出可与TTL、C ＭOS或者模拟电路电平兼容。电路组成：
图2 555定时器构成的多谐振荡器电路
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示:图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件,决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端(2脚）和阀值输入端（６脚）与电容相连;集电极开路输出端（7脚)接R1、Ｒ２相连处,用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚)通过０.０1ｕF 电容接地。
多谐振荡器的工作波形如图所示，电路接通电源的瞬间，由于电容Ｃ来不及充电，Vc=0v,所以555定时器状态为1，输出Vｏ为高电平。同时，集电极输出
端（7脚）对地断开,电源Ｖcｃ对电容C充电,电路进入暂稳态I,此后,电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RＣ充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vｏ的正向脉冲宽度T1≈0．7(Ｒ1＋R２）C;暂稳态Ⅱ的维持时间,即输出V o的负向脉冲宽度T2≈0 .7R2Ｃ。.
图3 多谐振荡器的工作波形?因此，振荡周期T＝Ｔ1+Ｔ２=０.7（R1＋2R2）C，振荡频率f＝１/Ｔ。正向脉冲宽度T１与振荡周期T之比称矩形波的占空比Ｄ,由上述条件可得D=(R1+R2）/（R1＋２Ｒ２)，若使Ｒ２>>R1,则Ｄ≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波)。电容器C放电所需的时间为:tPL=R*ln2≈0.７＊Ｒ；当C放电结束时,T截止，Vcc将通过R1、R２向电容器C充电,Vc由Vcc/３上升到2Vｃc／3所需的时间为:tＰH=(R1+R２）*Ｃ
*ln2≈0．7＊（Ｒ1+R２)*Ｃ;当Ｖc上升到2Vcc／3时,触发器又发生翻转,如此周而复始,在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率： f=１/（tPＬ+ｔPH)≈
１.43/[（R1＋2*R2）*Ｃ］
555定时器成本低,性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。5５5定时器内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC ／3。本次仿实验中我们将利用555定时器构成的多协振荡器产生脉冲信号。如图4所示。
?图4 ５5５定时器构成的多协振荡器参考图
多谐振荡器应用举例:
A.模拟声响发生器：
将两个多谐振荡器连接起来,前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端,后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样,只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡,扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时,导致后面振荡器复位并停止震荡，此时扬声器无音频输出。因此从扬声器中听到间歇式的"呜....．.呜＂声响。
B.电压——频率转换器:
由5５5定时器构成的多谐振荡器中，若定时器控制输入端(５脚)不经电容接地,而是外加一个可变的电压源,则通过调节该电压源的值,可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。外加电压越大,振荡器输出脉冲周期越大,即频率越低;外加电压越小，振荡器输出脉冲周期越小,即频率越高。这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压—频率转换器的功能。
3、低通滤波器
滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同的频带中时，利用滤波器对不同频率信号有不同的衰减特点,从频率域实现信号分离。本次试验中采用无限增益多路反馈型滤波电路，它是一个由赋以多路反馈的理论上具有无限增益的运算放大器构成的滤波电路。图２所示分别是一阶有源低通滤波器和由单一运算放大器构成的无限增益多路反馈二阶低通滤波电路的基本结构。无限增益多路反馈二阶低通滤波器参数如公式（1）。
?
图5 一阶低通滤波器以及无限增益多路反馈低通滤波器
?公式（１)
三、超声波传感器的障碍物检测电路设计思路
本次仿真实验设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。根据超声波传感器相关资料我们了解到,超声波传感器的工作电压是在100V~1５0Ｖ，在本次仿真实验中,我们利用一个2nF的电容代替超声波传感器，因此,我们需要在电容的一端输出100V~15０V的电压值，以满足实际超声波传感器工作需要。由于超声波传感器是收发两用传感器，因此在发出超声波的同时也会接收到一个60ｍV~2V左右的信号作为反馈信号,但由于信号幅值较小同时包含噪声,我们需要首先对其滤波放大。其次，由于设计需要,我们需要将该信号转变为近似方波信号。因此，我们设计的超声波发射电路包括升压激励模块以及555定时器方波发生器模块,而超声波回波接收电路包括一级低通滤波电路、二级低通电路、回波二值化电路模块。
当在超声波发射电路输入端利用555定时器方波发生器输入VPP=5V,Ｖm ｉn=0Ｖ的方波信号时，超声波发射电路通过变压器升压使输出端能输出VPP ＝10０Ｖ~１50V，f=4０KＨZ的一个输出信号。另外,在本次试验中我们利用一个2nＦ的电容代替超声波传感器，因此,在输出端输出100V～１50V信号时,在另外的超声波回波电路输入端会接收到一个VＰP=6０mV～２Ｖ,f＝40KHZ的信号。
当在超声波回波接收电路输入端输出VPＰ=60mＶ~２Ｖ,f=40KHZ的正弦波信号时,我们利用两级低通滤波器进行滤波，得到所需要的波段。然后利用比较器进行二值化处理，当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时,超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
四、超声波传感器的障碍物检测电路实际设计
1、超声波发射电路部分
在本次应用Multiｓｉｍ10软件仿真设计试验中,我们用555定时器产生0～5V的方波，并通过变压器升压激励模块将方波升压为100Ｖ~150V,f=40KＨZ 的一个输出信号,然后通过输出端输出一个正弦信号。555定时器电路图如图5所示。发射端电路图如图6所示。
图65５5定时器电路
图6 超声波发射电路
2、超声波回波接收电路部分
超声波回波接收电路包括一级有源低通滤波电路、无限增益多路反馈二阶低通滤波器、回波二值化电路组成。当在超声波回波接收电路输入端输出VＰP=60mV~２V，f=40KＨZ的正弦波信号时,超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时,超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
图8超声波回波接收电路
1）滤波电路部分设计
在超声波回波接收电路中，本次仿真我们应用了一个一阶有源低通滤波器和两个无限增益多路反馈二阶低通滤波器进行信号的滤波，将第一级低通滤波器的转折频率取为41kｈｚ而第二级为３9ｋhｚ,通过两级滤波最终获得f=40KHZ （左右）的正弦波信号。
在本次设计中，我们利用滤波器设计软件对滤波器参数进行参数设置。
图9 滤波器参数设置
2)二值化电路部分设计
在滤除干扰波形之后,采用了反向比较器的二值化电路，如图11，其原理
是在反向输入端接入一个比较基准电压,通过电阻分压后得到基准电压。然后利用滤波后的信号与其相比较，大于基准值输出为负值，小于基准值输出为正值。
图1０二值化电路设计
3）超声波回波接收电路两种电路比较
为了能够更好的达到实验效果，我们借鉴资料设计了基于带通滤波器的超声波回波接收电路。这里，参数设计同时也是利用的滤波器设计软件。
图１1 超声波回波接收电路之二
3、Ｐｒotues软件绘制的总体电路图
为了使我们所设计的电路更具有可观性，我们也利用课堂上学到的Protues绘制仿真软件将整体的电路图进行了绘制。
图12总体电路图
五、实验结果分析
如图1２,为超声波发射电路部分中应用555定时器发生的幅值在０～5Ｖ范围内的脉冲信号,并用虚拟示波器测得。通过Mulｔisiｍ软件仿真出来的数据结果，整体是比较满意的，可以看出555定时器的仿真效果有达到我们预期。
图13 5５5定时器的仿真信号图
下列图为由555定时器产生的脉冲信号经过开关电路、升压变压电路等电路处理后的10０V~１5０V,f=40KHＺ的一个近似正弦信号。但是在超声波发生电路中的仿真我们可以看到有失真。通过调节滑动变阻器的数值，我们可以看出如下变化:
图14 ＲV１=1K，超声波发射电路输出值变化
图１５RV1=１0K,超声波发射电路输出值变化
图1６RV1=20K,超声波发射电路输出值变化
根据图像我们可以得出通过调节RV1滑动变阻器的阻值，可以将输出波形调节的更加平滑，用以满足我们所需的实验效果。通过进一步的探索我们可以了解到不仅仅是ＲV１滑动变阻器对输出波形有影响,负载电阻Ｒ1以及震荡电阻Ｒ２均会对输出波形产生一定的影响。通过测试实验我们可知，在保证输出波形较为平滑和完整的情况下,可以将负载电阻R1和震荡电阻R2取大一点，以满足仿真的需要。
图1７是经过超声波模拟器件接收到输出ＶPP＝60mV~2Ｖ，f＝40KHZ 的回波。由图可知，其幅值约为１.１6８v，满足我们的预期实验效果。证明发射部分仿真效果达到预期。
图1７回波接收端信号
超声波回波接收电路输入端输出ＶPP=60mV~2V，f=４０KHZ的正弦波信号，在本次仿真实验中，我们用虚拟仪器模拟输入一个满足实验要求的正弦信号,如图17红线所示,其中蓝线为一级低通滤波后的信号(幅值约为1.4７７v)，紫线为二级低通滤波后的信号（幅值约为2.397v）,绿线为三级无限增益多路反馈低通滤波器滤波后的信号(幅值约为2.261v）。
通过图像显示,我们可以看出效果放大和滤波效果均可以达到我们的预期,因此滤波器的设计满足我们的实验需求。
图18 各级滤波器信号效果
在二值化电路通过节点示波器采样得到的信号图（如下图所示),我们可以看到其大致为一个三角波形，幅值在3．458ｖ～4．074ｖ之间。
图20 输出信号效果图
由输入正弦波信号源信号与上图信号比较我们可以看出，当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。
图21超声波回波接收电路输出端信号与输入端信号对比
六、误差分析
系统的误差来源于多方面，由于系统使用了多传感器进行检测,因此，每一个器件的性能都会影响到总体结果的准确性,例如元件参数随外界条件的变
化而变化可能会导致系统的误差。而系统工作方式也会带来误差,单片机的工作频率有限,造成对信号的影响以及计数存在着延迟,这也是误差产生的一个方面。
以上误差是不可避免的，而电路设计以及算法本身也可能存在误差，在设计过程中,努力减小因这种方式造成的误差从而保证系统精确度是很重要的。七、实验总结
通过本次实验，我了解了基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真电路的基本构成，基本了解了超声波发射电路、超声波回波接收电路以及各模块和各传感器的作用。在本次的实验中，我们仿真取得的实验效果还是符合我们预期期望的，但是我们在仿真实际操作中还是发现了一些问题,这需要在日后的实验中，陆续加以改正。
在实验室的这几天,跟着学长，跟学长问这问那，才知道原来我们还差那么远,期间我不仅学习了基本知识，而且树立了一些工程意识，懂得了一些学习方法。深深记下这个道理:“不懂要多问，问了要真的懂，懂了要切实的用在实际中。”只有这样,我才能够更快的提高自己，减少与别人的差距。?通过本次设计，充分的体现出了团队合作精神，分工明确了后，只有各个成员的共同努力才能做出更好的成品，只有队员的共同努力才能发现问题，解决问题。
?在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中,与同学分工设计,
和同学们相互探讨,相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”,通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次课程设计，本人在许多方面都有所提高,在综合运用课本的同时也能不断的提高自己的实践能力,同时我也认识到，遇到困难是不要总是按照自己的思路来解决问题,多听听别人的意见也许能打到事半功倍的效果。同时通过本
次课程设计发现了了自己的不足之处，学习了许多课程以外的知识，同时也提高了自己的独立思考的能力
超声检测课程设计 课题：旋翼梁的超声检测 学院：测试与光电工程 班级：100815 姓名：韩志伟 指导老师：李坚 二零一三年十月二十三日
测试与光电工程学院 课程设计任务书 测控系100815 班学生韩志伟学号10081515 课题名称：旋翼梁的超声检测 课题设计要求： 1.编制所指定工件的超声探伤工艺规程，工艺卡。 2.说明编制规程、工艺卡所依据的标准的条目，所选择参数的计算方法和过程。 3.通过实践验证所编的规程、工艺卡的合理性和可靠性，如不能正确检测缺陷， 则对所编规程进行修改，直到能检出。分析影响检测结果的相关因素，根据自己的实际的检测过程，重点分析其中一种的原因以及解决方法。 4.根据自己选定的标准中的验收规定，对缺陷定量、定性、定位。 课题内容： 1.给定定工件实物名称、材料、热处理状态等。 2.根据超声检测原理和工艺步骤，设计探伤规程和工艺卡。 3.编写设计根据和原理说明。 4.对实物进行检测，验证设计的合理性，或做修改，反复，达到设计上合理， 实践上可行的要求。 5.撰写课程设计报告（内含工件的检测报告）。 进度安排： 1.周一安排任务，任务说明 2.周二∽周四，查阅资料，设计。 3.周四∽周五答疑，验证确定设计任务。 主要参考资料: 1.GJB 1580A-2004 变形金属超声检验方法 2.JB4730-2005 特种设备无损检测 3.郑辉等编《超声检测》中国劳动社会保障出版社 2007年 系负责人：陆铭慧指导教师：李坚 2013年9月
旋翼梁的超声检测 学生姓名：韩志伟学号：10081515 指导老师：李坚 摘要：超声检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。超声检测是利用超声波的众多特性（如反射和衍射），通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。本次课程设计利用超声检测的方法对旋翼梁进行检测。 关键词：旋翼梁、超声、超声检测、缺陷 指导老师签名：
@ 嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器· 学号：01** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱* 、
课程设计任务书 班级: ************* 姓名： ***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 $ 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.* 5.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 6.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 7.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 8.各种外围器件和传感器的应用； 9.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.} 4.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 5.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的
目录 前言 1课题设计目及意义----------------------------------------------- 1 1.1设计目----------------------------------------------------- 1 1.2设计意义----------------------------------------------------- 1 1.3课题设计任务和规定------------------------------------------- 1 正文 1 课程方案设计------------------------------------------------- 2 1.1系统整体方案--------------------------------------------------- 2 1.2系统整体方案论证-------------------------------------------- 2 2系统硬件构造设计------------------------------------- 2 2.1 51系列单片机功能特点及测距原理------------------------------ 3 2.1.1 51系列单片机功能特点------------------------------------- 3 2.1.2 单片机实现测距原理 ----------------------------------------- 3 2.2 超声波电路构造------------------------------------------------ 4 2.3 超声波测距系统硬件电路设计---------------------------------- 4 2.4 PCB版图设计---------------------------------------------------- 5 3 系统软件设计----------------------------------------- 6 3.1 超声波测距仪算法设计---------------------------------------- 7 3.2 主程序流程图--------------------------------------------------- 7 3.3单片机某些C语言程序-------------------------------------------- 8 3.4超声波测距某些C语言程序-------------------------------------- 11
河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：齐文华学号：12L0751265 专业班级：电子信息工程L126班 课程名称：传感器原理及应用 学年学期：2 014 —2 015 学年第一学期 指导教师：陈书旺 2 0 1 4 年12月
课程设计成绩评定表
目录 一、引言----------------------4 二、设计电路及原理------------4 三、元件清单------------------5 四、相关元器件的说明和介绍----6 五、课设步骤------------------11 六、实物图--------------------11 七、发现问题并解决问题--------13 八、心得与体会----------------13 九、参考文献------------------14
一、引言 1.课程设计的目的 1）使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。 2）锻炼学生自主独立完成课程设计的能力，培养学生积极动手创新的精神。3）通过课程设计提高我们动手实践能力，为我们以后更好的学习传感器和其他的相关知识奠定基础，使我们更好地适应现代社会的需求。 2.设计思路来源 随着科学技术的发展，许多高端技术已经实现了自动检测与控制。同时传感器的应用也逐渐增多，遍及人们生活的各个方面，给人们的生产和生活带来极大的方便。 本设计选用光敏传感器，对特殊场合的光照强度进行检测与报警。主要应用于农业大棚、城市照明等对光照强度有要求的场合。本设计用发光二极管作为警示灯，当光照强度不满足要求时就会发光起到警示的作用。 二、实际电路及原理 1.电路图
《超声检测学》 实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用） 彭光俊赵志编 武汉理工大学教材中心 2003年6月
第一部分 A型脉冲反射式超声探伤 系统工作性能测试 实验一水平线性的测定 一、实验目的 学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。 二、概要 水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。 A型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。 三、实验用品 仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台 探头：2.5P 20-D型直探头，2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头各1个电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条 试块：CSK-ⅠA型试块 1块 耦合剂：机油 1杯 工具：小螺丝刀 1把 四、实验内容及步骤 （一）采用直探头测定水平线性 1．将探伤仪的[抑制]置于“0”， 其它调整取适当值。 2．将直探头压在CSK-ⅠA型试 块的A位置，中间加适当的耦合剂， 以保持稳定的声耦合，如图1-1所示。 3．调节[深度范围]、[深度微调] 和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图1-1
第6次底波。 4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度0和100（设水平全刻度为100格）。B1和B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。 5．再依次分别地将底波动B2、B3、B4、B5调到50%满刻度，并分别读出底波B2、B3、B4、B5的前沿与刻度20、40、60、80的偏差α2、α3、α4、α5（以格数计），如图1-2所示，将数据填入表1-1。 6．取其中最大的偏差值αmax。 则水平线性误差ΔL为： ΔL = | αmax | % 注意事项：图1-2中的B1～B6是分别调 到同一幅度，而不是同时达到此幅度。 （二）采用斜探头测定水平线性 采用斜探头测定水平线性的测试方 法与采用直探头测定水平线性的测试方 法相同。 五、实验报告要求 1．列出实验数据，计算水平线性 误差。 2．为什么读回波在水平标尺上的 位置时应将回波幅度分别调到某一相同 高度（如满刻度的50%）？图1-2 3．在水平线性误差很大的情况下，如何较精确地测定反射体深度？ 4．水平线性误差影响什么？
: 温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 { 姓名：崔海艳 学号：35 … ^ -- 目录
1 引言 (3) 2 设计要求 (3) 3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) … 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 微控制器模块 (6) 温度采集模块 (7) 报警模块 (9) 温度显示模块 (9) 其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) — 流程图 (13) 程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) \
。 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求
《微机原理及应用》课程设计 超声波测距器的设计 学生姓名郝强 学号20110611113 学院名称机电工程学院 专业名称机械电子工程 指导教师王前 2013年12月27日
摘要 随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。 关键词：超声波；传感器；测量距离；控制
目录 摘要 (2) 目录 (3) 1.设计目的 (4) 2.总体方案 (4) 3.硬件设计 (5) 3.1 超声波测距器硬件电路设计 (5) 3.2.1单片机芯片的选择 (6) 3.2.2AT89C51定时计数应用电路 (6) 3.3超声波发射电路设计 (6) 3.3.1选择超声波发生器类型 (6) 3.3.2 超声波发射电路设计 (7) 3.4超声波接收电路设计 (8) 3.5超声波显示电路设计 (9) 4.软件设计 (9) 4.1波测距器的算法设计 (10) 4.2系统的主控制程序设计 (11) 4.3发生子程序设计 (12) 4.4接收中断程序设计 (13) 4.5显示程序设计 (14) 4.6距离计算程序 (15) 5.结论 (17) 参考文献 (18)
地 下 室 火 灾 报 警 器 学院：信息工程学院 班级：13普本测控 学号： 姓名：
目录 摘要 (1) 一、绪论 (2) 1.1 课题描述 (2) 1.2 方案设计 (2) 1.3 方案比较： (2) 1.4 基本工作原理及框图 (3) 二、相关芯片、传感器及硬件电路设计 (4) 2.1 STC89C52RC芯片 (4) 2.2 DS18B20 温度传感器 (5) 2.3 LCD1602字符型液晶 (6) 2.4 光敏电阻 (7) 三、系统软件设计[2] (9) 3.1温度传感器控制程序 (9) 3.2 液晶屏控制程序 (13) 3.3主程序“main.c” (15) 四、总结 (21) 五、参考文献 (22)
地下室火灾报警器 摘要 本设计是用于地下室的火灾报警，利用火灾发生时产生的剧烈光强，还有高温，进行感光感温报警。同时如果地下室存放的是一些温度敏感的物品，也可以通过设置进行温度过高/过低报警。用到的传感器主要有温度传感器DS18B20和光电传感器光敏电阻。 关键词：DS18B20,光敏电阻，STC89C52，LCD1602
一、绪论 1.1 课题描述 地下室常作为人们的杂物间使用，或者充当饭店的酒窖功能，里面经常摆放着很多易燃物品，由于地下室经常潮湿和经常飘散的灰尘会使普通的烟雾报警器误报[1]。所以设计此种地下室火灾报警器。 1.2 方案设计 方案一：火灾发生的时候会有光亮，会使昏暗的地下室光强出现变化，故采用光敏电阻设计此报警器； 方案二：火灾发生的时候会产生大量热量，会使阴冷的地下室温度变化，故采用温度传感器设计此报警器； 方案三：由于火灾发生时产生光和热，同时采用光敏电阻和温度传感器级联设计此报警器。 1.3 方案比较： 方案一只采用光敏电阻，电路设计比较简单，但是如果地下室入口没有密封好，或者地下室开有透光窗，外界光强变化时，容易出现报警器误报； 方案二采用温度传感器设计，电路上和方案三相当，但是如果地下室密封性好，地下室的一些容易发酵的酒水或者其他粮食蔬菜之类的发酵产生的大量热量，也会使报警器出现误报； 方案三综合光强变化和温度变化，电路设计上只比方案二多一个光敏传感器，但是却同时具备了光强和温度传感。如果地下室密封性好，温度升高的时候并没有光照变化，避免误报；如果地下室密封性不好或者开有透光窗，光强变化的时候，发酵产生的热量及时的散出地下室，报警器也不会误报。只有火灾时候瞬间产生高温不会及时散去，而且有大量光照，报警器才会工作。 综合以上方案，故采用方案三。
《智能仪器仪表设计基础》 课程设计报告 单位： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2013 年5月
指导老师提供的设计题目和要求 1、设计题目：基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计 2、指导老师： 3、设计条件： [1]仿真软件可用Multisim10软件或者saber软件。 [2]超声波传感器详细参数： 工作频率：40KHz±1.0KHz 声压值：≥94dB(30cm/10Vrms sine wave) 灵敏度：≥-82dB/v/u bar(0dB=v/pa)； 余振：：≤1.2ms； -6dB方向性(度)：60°±10° 电容：2000pf±10%； 最大输入电压(Vp-p)：150(40KHz) 使用温度范围：-35℃—+80℃ 储藏温度范围：-40℃—+85℃ 4、设计要求： [1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电 路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带 通电路、回波二值化电路组成。 [2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，超声 波发射电路输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。 [3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦 波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接 收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平 信号。 [4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号 5、参考书目 [1]胡向东，刘京诚，余成波等编著，传感器与检测技术机械工业出版社，2009 [2] 张国雄主编测控电路机械工业出版社，第4版
哈尔滨远东理工学院传感器课程设计小型称重系统设计 姓名： 专业：电子信息工程 学号： 指导教师： 机器人学院 二0一七年六月二十五日
目录 第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。 选题背景............................................... 错误!未定义书签。 目的和意义............................................. 错误!未定义书签。第2章设计方案及其论述..................................... 错误!未定义书签。 模型建立及电路原理..................................... 错误!未定义书签。 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 数据图表 (6) 数据分析 (7) 结论 (8)
第1章绪论 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种，称重器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，称重器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此，称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中，称重传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 目的和意义 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2）学会建立仿真模型。 3）比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）了解物体重量与电压的关系效应。 6）了解电路原理。
温度传感器课程设计报告 专业：电气化___________________ 年级：13-2 学院：机电院 姓名：崔海艳 ______________ 学号：8021209235 目录 1弓I言................................................................... ..3
2设计要求................................................................. ..3 3工作原理................................................................. ..3 4 方案设计 ................................................................ ..4 5单元电路的设计和元器件的选择.............................................. ..6 5.1微控制器模块........................................................... .6 5.2温度采集模块...................................................... .. (7) 5.3报警模块.......................................................... .. (9) 5.4 温度显示模块..................................................... .. (9) 5.5其它外围电路........................................................ (10) 6 电源模块 (12) 7程序设计 (13) 7.1流程图............................................................... (13) 7.2程序分析............................................................. ..16 8.实例测试 (18) 总结.................................................................... ..18 参考文献................................................................ ..19
超声波传感器的设计 与应用
传感器课程设计 （2010级） 题目：超声波传感器的设计与应用 学员姓 名：xxx 学 号：201003011020 学员姓 名：xxx 学 号：201003011027 学员姓 名：xxx 学 号：201003011003 xxx
二〇一三年九月
目录 ...............................................................................................................................................第一章超声波传感器简介........................................................................................ 1.1超声波传感器是什么 (2) 1.2超声波传感器应用前景 (2) 第二章超声波传感器设计 (3) 2.1设计目标描述 (3) 2.2 设计指标 (3) 2.3 传感器结构概述 (4) 2.4 传感器设计原理 (4) 2.4.1 物理部分设计 (4) 2.4.2 电路部分设计 (7) 第三章硬件设计 (8) 3.1 单片机设计 (8) 3.2 传感器设计 (11) 3.3 单片机与传感器连接 (12) 第四章软件设计 (13) 4.1 总体设计思路 (13) 4.2 软件程序 (13) 第五章测试结果与分析 (21) 第六章结论 (22) 参考文献 (24)
第一章超声波传感器的设计 1.1超声波传感器是什么 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 1.2超声波传感器应用前景 随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有 限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以
电气工程学院 传感器课程设计报告 班级：电132 姓名：袁吉收 学号：1312021047 设计题目：智能家居监控系统设计设计时间：2015.12.22~12.28 评定成绩： 评定教师：
摘要 本文设计的智能家居系统以AT89C51单片机为核心控制单元，实时获取DS18B20温度传感器、TGS813气敏传感器、UD-02感烟传感器数据.并通过LCD1602来显示当前的状态。 关键字：AT89c51、DS18B20、TGS813、UD-02、LCD1602
目录 一、题目要求 1.1 题目介绍 1.2 模块分解 二、方案设计 2.1 方案介绍 三、硬件设计 3.1硬件原理图 四、软件设计 4.1时序图 五、设计总结 六、参考文献 附件：程序代码
一、题目要求 1.1智能家居监控系统设计 以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的，设计智能家居监控系统。利用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾（烟雾）的检测（以上检测项目必做。在此基础上增加检测项目并具有可行性，加分。除环境监测项目外，也可增加人体信号检测等。）。各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。 要求（1）用Protel 画出设计原理图； 智能化家居中的 传感器 活动物体 传感器 烟雾传感器 二氧化碳 传感器 温度传感器 火焰传感器 总 线 终端 控制对象
（2）采用Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、Proteus中的一种或几种软件，完成系统电路图部分或全部仿真，在设计说明书中体现仿真结果； （3）写设计说明书； 1.2模块分解 1. 温度检测：采用DS18B20温度传感器。 2. 煤气泄漏检测：气敏传感器TGS813来检测空气中的可燃性气体。 3. 烟雾检测：UD-02离子感烟传感器检测空气中烟雾。 二、方案设计 2.1方案设计及选择 在实际设计中我们要考虑的因素有很多，比如成本最低、性价比最高、性能最优、功能最强、界面最友好等等。而本次课设我采用了性价比最高的方案（首先能实现基本功能）。选用了DS18B20、TGS813、UD-02、LCD1602模块实现本次设计。 基于AT89c51的智能家居系统设计 智能家居是人们的一种居住环境，其以住宅为平台安装有智能家居
温度传感器的特性及应用设计 集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。这类传感器已在科研，工业和家用电器等方面、广泛用于温度的精确测量和控制。 1、目的要求 1．测量温度传感器的伏安特性及温度特性，了解其应用。 2．利用AD590集成温度传感器，设计制作测量范围20℃～100℃的数字显示测温装置。 3．对设计的测温装置进行定标和标定实验，并测定其温度特性。 4．写出完整的设计实验报告。 2、仪器装置 AD590集成温度传感器、变阻器、导线、数字电压表、数显温度加热设备等。 3、实验原理 AD590 R=1KΩ E=（0-30V） 四、实验内容与步骤 ㈠测量伏安特性――确定其工作电压范围 ⒈按图摆好仪器，并用回路法连接好线路。 ⒉注意，温度传感器内阻比较大，大约为20MΩ左右，电源电 压E基本上都加在了温度传感器两端，即U＝E。选择R4＝1KΩ，温度传感器的输出电流I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。
⒊在0～100℃的范围内加温，选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分别测量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V时的输出电流大小。填入数据表格。 ⒋根据数据，描绘V～I特性曲线。可以看到从3V到30V，基本是一条水平线，说明在此范围内，温度传感器都能够正常工作。 ⒌根据V～I特性曲线，确定工作电压范围。一般确定在5V～25V为额定工作电压范围。 ㈡测量温度特性――确定其工作温度范围 ⒈按图连接好线路。选择工作电压为10V，输出电流为I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。 ⒉升温测量：在0～100℃的范围内加热，选择0.0 、10.0、 20.0……90.0、100.0℃时，分别同时测量输出电流大小。将数据填入数据表格。 注意：一定要温度稳定时再读输出电流值大小。由于温度传感器的灵敏度很高，大约为k=1μA／℃，所以，温度的改变量基本等于输出电流的改变量。因此，其温度特性曲线是一条斜率为k=1的直线。 ⒊根据数据，描绘I～T温度特性曲线。 ⒋根据I～T温度特性曲线，求出曲线斜率及灵敏度。 ⒌根据I～T温度特性曲线，在线性区域内确定其工作温度范围。 ㈢实验数据: ⒈温度特性
附录 20 目录 .、八 、- 刖言 1课题设计目的及意义 ---------------------------- 1 1.1设计的目的 ------------------------------------- 1 1.2设计的意义 ------------------------------------- 1 1.3课题设计的任务和要求 正文 1课程的方案设计 ------------------------------- 2 1.1系统整体方案 ----------------------------------- 2 1.2系统整体方案的论证 ------------------------------- 2 2 系统的硬件结构设计 ----------------------------- 2 2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理 ----------------------- 3 2.1.1 51 系列单片机的功能特点 -------------------------- 3 2.1.2单片机实现测距原理 ----------------------------- 3 2.2超声波电路结构 ---------------------------------- 4 2.3超声波测距系统的硬件电路设计 ------------------------- 4 2.4 PCB 版图设计 ---------------------------------- 5 3系统软件的设计 ---------- 3.1超声波测距仪的算法设计- 3.2主程序流程图 -------------- 3.3单片机部分C 语言程序 ----- 3.4超声波测距部分C 语言程序 4实物制作 ---------------------------------- 17 4.1电路板焊接及连线图 ------------------------------- 17 4.2实物调试效果图 ---------------------------------- 18 4.3焊接电路板时所遇问题 ------------------------------ 19 --- 6 -——7 7 -----8 ——11
传感器课程设计半导体吸收式光纤温度传感器
2010年12月30日 目录 序言 (3) 方案设计及论证 (4) 部件图纸 (6) 心得体会 (6)
主要参考文献 (7) 序言 1、简介 光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面出另一根光纤输出，由于这种新型温敏材料受温度影响，折射率发生变化，因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长和模式等，对外界环境因素，如温度，压力，辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。 2、特点
光纤传感器是一种新型传感器，它用光信号传感和传递被测量，具有动态范围大，频响宽，不受电磁干扰等优点。由于光纤可被拉至距测量点几十米以外，能使信号处理的电子线路远离干扰源，固而可较少受到空间电磁干扰。另外光纤传感器均为可控有源传感器，这使得在硬件和软件设计中可采用一些特殊手段来完成某些较复杂的功能。 3、现状 随着工业自动化程度的提高及连续生产规模的扩大, 对温度参数测量的快速性提出了更高的要求。目前, 普遍采用的热电偶很难实现对温度快速、准确地测量。这种接触式测量也难以保证温度场的原有特征, 易引起误差。在较高温度的测量中, 价格昂贵的金属热电偶必须接触被测高温物体, 所以损坏快, 增加了成本。光纤温度检测技术是近些年发展起来的一项新技术，由于光纤本身具有电绝缘性好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视，各种光纤温度传感器发展极为迅速。目前研究的光纤温度传感器主要利用相位调制、热辐射探测、荧光衰变、半导体吸收、光纤光栅等原理。其中半导体吸收式光纤温度传感器作为一种强度调制的传光型光纤传感器，除了具有光纤传感器的一般优点之外，还具有成本低、结构简单、可靠性高等优点，非常适合于输电设备和石油以及井下等现场的温度监测，近年来获得了广泛的研究 原理分析 1、本征吸收原理 当一定波长的光通过半导体材料时，主要引起的吸收是本征吸收，即电子从价带激发到导带引起的吸收。对直接跃迁型材料，能够引起这种吸收的光子能量hv必须大于或等于材料的禁带宽度Eg，即 式中，h为普朗克常数：v是频率。从式(1)可看出，本征吸收光谱在低频方向必然存在一个频率界限vg，当频率低于vg时不可能产生本征吸收。一定的频率vg对应一个特定的波长，λg=c／vg，称为本征吸收波长。 2、半导体测温原理 λ，半导体材料对信号光的透过率随温度变化，但对参考光的透过率不变。设信号光的透过率为()T 参考光的透过率为rλ。光纤定向耦合器的分光比为α，光纤传输损耗和探头与光纤的联接损耗为β。令
超声波避障小车设 计
Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 设计题目：超声波避障小车 院系：电气工程及自动化 班级： 1 21 设计者：张佳炜 学号： 11 0316 指导教师：周庆东 设计时间： .09.14- .09.25 哈尔滨工业大学
课程设计考核表 题目：超声波避障小车 学生姓名：张佳炜班级： 1 21 学号： 11 0316 实验部分考核 总结报告评分 总成绩：指导教师签字：
哈尔滨工业大学课程设计任务书
开题报告 1立项依据 1.1立项目的 （1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 （2）深入学习单片机原理及其应用，提高程序的编写能力。 （3）掌握单片机系统外围电路的设计，了解超声波传感器的工作原理。（4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 汽车作为人们不可缺少的交通工具，给人类带来了极大的便利，但随着汽车的量越来越多，交通事故也越来越多。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。我们必须加强对汽车安全性能的考虑。随着电子技术、信息技术、网络技术的发展，智能汽车概念应运而生，将电子信息网络和汽车接合起来实现汽车的智能化，是传统汽车产业的机遇也是的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波具有穿透力强、方向性好、操作简单、方便、快速和安全等的特点，在很多 领域有着广泛的应用前景。超声波作为智能车避障的传感信号，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。作为一个发展大
传感器课程设计
传感器课程设计 学院电气信息学院 专业测控技术与仪器 年级班别 09级测控01 学号 0904010117 学生姓名王龙龙
目录 一、绪论设计内容与设计要求 (6) 1.1设计内容： (6) 1.2设计要求： (6) 二、设计原理及框图 (6) 2.1设计原理： (7) 2.2系统框图： (7) 三、方案选择及论证 (7) 3.1方案一： (7) 3.2方案二： (8) 3.3方案三： (8) 3.4方案论证： (8) 四、电路与最小系统设计 (8) 4.1驱动电路： (8) 4.2显示电路 (9) 4.3稳压电路 (10) 4.4最小系统的设计 (11) 五、红外控制原理及设计 (12)
5.1红外原理 (12) 5.2红外电路设计 (13) 六、控制流程与程序 (14) 6.1程序流程 (14) 6.2控制程序 (14) 参考文献 (43) 摘要： 本次课程设计是利用接近传感器和单片机技术设计制作一个显示电机转速的速度测定系统，尽可能的提高测量误差，用4位LED 数码管显示速度。电机测速系统由红外接收电路、单片机最小系统、数码管显示电路、电机驱动电路以及激光测速电路构成。红外接收电路用来接收用户输出的红外信息，实现测试参数的设置。
关键词：传感器；转速：显示： Abstracts: This course is designed to use proximity sensors and single chip microcomputer design a show the speed of the motor speed determination system, as far as possible to improve the measure error, with four LED digital display speed tube. Motor speed system consists of infrared receiving circuit, single chip minimize system, digital pipe display circuit, motor drive circuit and laser speed circuit to form. Infrared receiving circuit used to receive a user output of infrared information, realizing test parameters Settings. Keywords: sensors; Speed: display:
超声波检测实验 一、实验目标 1）了解超声波探伤仪的原理并学会使用CTS-22型超声波探伤仪 2）掌握现场测试超声仪器性能的基本方法，包括：垂直线性、水平线性、探伤仪与仪器的组合性能。 3）初步学会超声波探伤 二、实验仪器设备 CTS-22型超声波探伤仪1台 2.5MHZ直探头1只 平面锻件（工件）1块 ⅡW试块(荷兰试块) 1块 平底孔试块（CS-1试块）1块 三、实验原理 1. 超声传感器结构及原理 超声波传感器又称超声波探头或超声波换能器，是利用压电效应将电能转换为超声振动能，或将超声振动能转为电能的实验装置。在实际应用中，我们利用压电效应的可逆性，也可将换能器作为“发射”或“接收”兼用。亦即将交流电压加在压电元件上，使其向介质发射超声波，同时又利于它接收从介质反射回来的超声波，并将反射转换成电信号。 图4-1是超声波纵波换能器的结构图，压电晶片是换能器的主要元件。压电晶体的厚度与超声波的频率成反比，如铁钛酸铅的频率厚度常数为1890KHz/mm，压电片的厚度为1mm时，固有频率为1.89MHz。压电片的两面敷有银层，作为导电的极板，压电片的地面接地线，上面接导线引致电路中。 2. 超声检测的基本原理 超声检测是一种利用超声波在介质中传播的性质来判断工件和材料是否异常的检验和测量方法。在超声检测中，所使用的电声、声电换能器，主要是利用
压电效应制作的，直探头可发射和接受纵波，主要由压电晶片和保护膜组成。超声波是由发射电路即高频脉冲电路产生的高频电压，加在发射探头上。发射探头将电波变成超声波，传入工件中。超声在缺陷或介面上反射后回到接收探头，转变为电波后输入给接收电路进行放大、检波，最后加到示波管上显示出来。通过缺陷在荧光屏上横坐标的位置，可以对缺陷定位；根据缺陷波的高度可确定缺陷的大小。 四、实验数据整理与分析 1.测试超声波探伤仪的垂直线性误差 绘制衰减测量曲线： 垂直线性误差： ?=++-=≤ d d d [()()] 6.9%8% 满足ZBY-84 标准规定