基于超声波传感器的无接触式
摘要：为了克服一些传统距离测量方式在某些特殊场合无法测量的缺陷，设计以P89LPC932为核心，利用超声波传感器实现了无接触式空气测距
的方法，充分考虑声速与温度的密切关系，进行温度补偿，进一步获得测距
最远700 cm左右，精度最优达到1%。该设计具有较强的抗干扰能力，安装简单，体积小，功耗低，便于嵌入其他系统的特点。
关键词：P89LPC932;超声波;测距仪;无接触式空气测距
引言
一些传统的距离测量方式在某些特殊场合存在不可克服的缺陷。例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电
或脉冲来检测液面，电极长时间浸泡于水中或其他液体中，极易被腐蚀、电解，失去灵敏性。利用超声波测量距离可以解决这些问题。
本文设计的超声波测距仪用三种测距模式选择跳线J1(短距、中距、
可调距)。其整体方案为当按下测量键，探头就发送超声波，当超声波遇到障
探测范围和大小 要探测的物体大小直接影响超声波传感器的检测范围。传感器必须探测到一定声级的声音才可以进行输出。大部件能将大部分声音反射给超声波传感器，这样传感器即可在其最远传感距离检测到此部件。小部件仅能反射较少的一部分声音，从而导致传感范围大大缩小。 探测物体的特点 使用超声波传感器探测的理想物体应体积大、平整且密度高，并与变换器正面垂直。最难探测的物体是体积小且由吸音材料制成的物体，或者与变换器呈一定角度的物体。 如果液面静止且与传感器表面垂直，探测液体就很容易。如果液面波动大，可延长传感器的响应时间，从而取波动变化的平均值以获得更一致的读数。但是，超声波传感器还不能精确探测表面为泡沫状的液体，因为泡沫会使声音的传播方向发生偏离。这时可以使用超声波传感器的反向超声模式，探测形状不规则的物体。在反向超声模式下，超声波传感器会探测一个平整背景，如墙壁。任何穿过传感器和墙壁之间的物体都会阻断声波。传感器即可通过探测该干扰来识别物体的存在。 温度导致的衰减 传感器还设计了温度补偿功能，以调节环境温度的缓慢改变。但是，它不能调节温度梯度或环境温度的快速变化。 周围是否有振动 无论是传感器本身的振动还是附近机器的振动，都可能会影响测量距离时的精确度。可在安装传感器时用橡胶防振装置来减少这类问题。有时也可使用导轨来消除或降低部件振动。 环境导致的误测 附近的物体可能会反射声波。要准确探测目标物体，必须降低或消除附近声音反射表面的影响。为了避免误测附近物体，许多超声波传感器都装有LED指示灯，用于在安装时指示操作人员，以确保正确安装传感器并降低误测风险。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路
超声波换能器问题处理 超声波设备振子脱胶，超声波换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况，由于螺钉的作用，振子脱胶后不会从振动面上落下，一般的判断方法是用手轻摇振子的尾部，仔细观察振动面的胶水情况做出判断。一般振子出现脱胶以后超声波电源输出的功率正常，但是由于振子与振动面连接不好，振动面的振动效果不好，长时间后可能会烧坏振子。 振子脱胶的处理方法是比较麻烦的，一般情况只能送回生产厂家解决。避免振子脱胶最有效的方法是平时使用中注意不撞击振动面。振动面穿孔，一般换能器满负荷使用年以后可能会出现振动面穿孔的情况，这是由于振动面的不锈钢板长时间高频振动疲劳所至，振动面穿孔说明换能器的使用寿命已经到了，一般只能更换。面板操控显示部分包括发生器面板上的电源开关，功率调节电位器，功率输出指示等组成，完成清洗机的电源开关，功率调节，输出功率状态显示等功能。 换能器与超声波电源的匹配方式基本上是采用这种方式：输出变压器，匹配电感与换能器构成串联谐振回路，一般调节输出变压器的抽头可以改变输出电流的大小，调整匹配电感的大猩以调整匹配情况开机面板显示条无显示请按以下步骤：[1]整机电源[2]机器后部保险
管开机面板显示条亮，但风机不运转，无功率输出请按以下步骤：[1]断电查看风机是否能自由转动[2]打开机盖，查看机内主熔断器是否熔断，查桥堆是否损坏仔细检查电源滤波电容是否损坏。 超声波设备春秋季节在一些单位机器开机后报警，但后来开机又能正常工作一般多发生在空气湿度比较大的天气，主要原因是推动模块对湿度比较敏感，在潮湿环境中易误报警。解决方法是将机器放置在干燥的环境中，或者一定时候用电吹风驱潮。确定这种故障的要点是要确定超声波电源在不带负载，面板上的功率电位器在最小位置的情况下一开机就存在报警情况。 更多详情https://www.doczj.com/doc/9d9730560.html,
摘要 超声波流速传感器是以超声波在液体中传播，载上流体流速，通过信息处理，获取流速的一款智能仪器。测量流速还可以为测量流量提供最直接的帮助，所以流速传感器作为超声波流量传感器的核心部分。本论文主要是针对明渠的流速测量，在经过分析对比后，得到了使用时差法测流速的结论。然而，超声波流速传感器是最近二三十年才得到研究生产并且投入使用的新型仪表，市场上各种各类的超声波流速传感器层出不穷，很多商家也处于观望的态度，毕竟刚刚研制出来的产品，质量还不够成熟，有些问题还没有得到解决，因此，在信息时代的今天，这种新型仪器是非常值得研究。 本论文是在查阅国内外大量相关文献，充分调研的基础上完成的。在提高精确度的情况下缩减电路模块的使用，通过另类的时差算法，避免了温度对测量数据的影响。以下是本论文主要的研究地方： 1.超声波在流体中传播的特性；超声波换能器的原理，选择以及使用方法；对几种不同的超声波流速传感器特别是时差法超声波流速传感器进行了理论的分析研究。 2.在对传统的时差法研究的情况下，发现其受温度的影响很大，不仅数据的准确性受到干扰，还要增加使用温度模块修正数据。因此，改进了时差算法，避免温度的影响。选取了高精度芯片TDC-GP2作为时间测量模块；设计了过零阀值比较电路，有效减少干扰信号。 3.在硬件设计方面：以模块的形式，从接收到显示，逐一详细介绍。在器件的选型，参数计算，匹配，提高精度等方面进行研究分析，以求达到高效能，低成本的硬件设计电路。 4.在软件设计方面：结合硬件设计电路，设计出主流程图，编写主程
序，再逐一研究设计各个功能模块，完成软件设计。 5.制作硬件电路的原理图。 关键词：超声波时差法 TDC-GP2 明渠 Abstract Ultrasonic flow sensor is transmitted in the liquid by ultrasonic, based on velocity of flow, through information processing, obtain the velocity of a intelligent instrument. Measurement of the flow rate can also provide direct help for themeasurement of flow, so the velocity sensor as the core part of the ultrasonic flowsensor. This paper is mainly aimed at the measurement of flow velocity in thechannel, after analysis and comparison, the use of time difference method ofvelocity measurement results. However, ultrasonic flow sensor is a new type ofinstrument in recently twenty or thirty years research production and put into use,the ultrasonic flow sensor on the market all kinds of emerge in an endless stream, many businesses are in a wait-and-see attitude, after all, has justdeveloped products, quality is not mature enough, some problems have not been solved, therefore, in the information age of today this new instrument, is very worthy of research. This thesis is available in a large number of relevant literatures home and abroad, to complete the full investigation on the basis of the. Using the reduction of the circuit module in improving the accuracy of the case, the difference algorithm offbeat, avoid the influence of temperature on the measurement data.The following is the main research areas: 1.Characteristics of ultrasonic wave propagation in a fluid; the principle of ultrasonic transducer, selection and use method of ultrasonic flow
超声波传感器及其应用 摘要 本文主要介绍了超声波的特点,超声波传感器的原理与应用等多个方面。文中阐述了超声波与可听声波的区别,超声波传感器在医疗,工业生产,液位测量,测距系统等多个领域中得到了广泛的应用。因超声波具有的独特的特性,使得超声波传感器越来越在生产生活中体现了其重要性,具有一定的研究价值。 关键词:超声波传感器疾病诊断测距系统液位测量
Ultrasonic sensors and its application Abstract This paper mainly introduces the characteristics of ultrasonic, principle and application of ultrasonic sensors, etc. In this paper, the ultrasound and sound waves, ultrasonic sensors in medical treatment, industrial production, level measurement, ranging in many fields such as system has been widely used. Due to the unique characteristics of ultrasonic has, ultrasonic sensors in production and life embodies its importance, has certain value. key words: ultrasonic sensors Disease diagnosis Distance measuring system level
超声波传感器 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。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功 能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。 超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。 组成部分 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。 性能指标
超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压 超声波传感器 电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标包括： 工作频率 工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 工作温度 由于压电材料的居里点一般比较高，特别是诊断用超声波探头使用 超声波传感器 功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。[1] 灵敏度 主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。 主要应用 超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用是其
超声波传感器测流量 摘要超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，它从80年代开始进入我国工业生产和计量领域，并在90年代得到迅速发展。文章对各类超声波流 量计进行了深入研究分析，系统阐述了超声波流量计的分类方法，具体结构功能及其优缺点；从仪表性能、被测介质经济性，实用性等方面总结了选用超声波流量的原则。 原理：超声波流量计工作原理: 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V，则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间会短些，而逆流传输时间会长些。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法) 、波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。 由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：透过法、反射法、交叉法等。波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大．多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。 相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。噪声法是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理，通过检测噪声表示流速或流量值。 结构：超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。
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
超声波换能器选用说明及其原理介绍 超声波换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小于10%）。所以，使用超声波换能器最应考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。市面上超声波机械种类繁多，客户必须提供准确可靠的指标，才能保证公司提供的换能器产品能与贵公司的机器良好匹配，发挥最佳性能。 因换能器品种繁多，本文只提供了部分换能器参数。 ①谐振频率：f, 单位：KHz 该频率是指用频率发生器，毫伏表等通过传输线路法测得的频率，或用阻抗特性分析仪等类似仪器测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到驱动电源上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户的匹配电路各不相同，同样的换能器配不同的驱动电源表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为订货依据。 ②换能器电容量：CT ，单位：PF 即换能器自由电容，一般可用电容电桥在400Hz-1000Hz的频率下测得，也可用阻抗特性分析仪类似仪器。再简单点，用一般的便携式电容表测量也可满足要求。 ③换能器工作方式 因加工方式和要求不同，换能器的工作方式大致可分为连续工作（花边机，CD套机，拉链机，金属焊接等）和脉冲式工作（如塑焊机），
不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言，连续式工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大，脉冲工作是间歇式的，有停顿，但瞬间电流很大。平均而言，两种状态的功率都很大的。
④换能器型式和最大功率 整机厂家可能对于不同用途和目的的机器的标称功率有不同的规定，换句话说，同样的换能器用在不同的机器上标称功率可能是不同的。为避免产生岐义，客户应详细说明换能器的结构型式，如柱型、倒喇叭型等，及压电陶瓷晶片的直径和片数。 ⑤安装和配合尺寸 主要有变幅杆材质，表面处理方式，形状。换能器与变幅杆连接螺纹，变幅杆与模具连接螺纹，变幅杆法兰盘处直径、厚度、缺口或螺孔数量和位置。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
[日期：2007-06-05] 来源：作者：[字体：大中小] 超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。 接收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。 超声波传感器原理与应用 2008-04-18 02:40 超声波传感器原理及应用 信息来源：转载https://www.doczj.com/doc/9d9730560.html,发布时间：2008-01-02字号：小中大 关键字：超声波传感器 1、遥控开关超声波遥控开关可控制家用电器及照明灯。采用 2、液位指示及控制器由于超声波在空气中有一定的衰减，则发送到液面及从液面反射回来的信号大小与液位有关，液面位置越高，信号越大；液面越低则信号就小。接收到的信号经BG1、BG2放大，经D1、D2整流成直流电压。当4.7KΩ上的电压超过BG3的导通电压时，有电流流过BG3，电流表有指示，电流大小与液面有关。A点与上图A点相连接。当液位低于设置值时，比较器输出为低电平。BG 不导通，若液位升到规定位置，比较器翻转，输出高电平。BG导通，J吸合，可通过电磁阀将输液开关关闭，以达到控制的目的（高位控制）。 超声波传感器 信息来源：https://www.doczj.com/doc/9d9730560.html,/ca.htm发布时间：2007-11-27字号：小中大 关键字：超声波传感器传感器压电陶瓷超声传感器超声波距离传感器 超声波传感器的测距系统设计图
信息来源：中国超声波发布时间：2008-03-17字号：小中大 关键字：超声波传感器 安全避障是移动机器人研究的一个基本问题。障碍物与机器人之间距离的获得是研究安全避障的前提，超声波传感器以其信息处理简单、价格低廉、硬件容易实现等优点，被广泛用作测距传感器。本超声波测距系统选用了senscomp公司生产的polaroid6500系列超声波距离模块和600系列传感器，微处理器采用了atmel公司的at89c51。本文对此超声波测距系统进行了详细的分析与介绍。 1、超声波传感器及其测距原理 超声波是指频率高于20khz的机械波[1]。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应[1]的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。 超声波测距的原理一般采用渡越时间法tof（timeofflight）[2]。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离，即 1、硬件电路设计 我们设计的超声波测距系统由polaroid600系列传感器、polaroid6500系列超声波距离模块和at89c51单片机构成。
超声波传感器 基本介绍 人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。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。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置是声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。 超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。 组成部分 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。 ①
超声波流量计常见故障及解决 超声波液位计常见问题如下： 1.故障现象:当控制阀门部分关闭或降低流量时读数反会增加 原因分析:传感器装的过于靠近控制阀下游，当部分关闭阀门时流量计测量的实际是控制阀门缩径流速提高的流速，因口径缩小而流速增加。 解决方法:将传感器远离控制阀门，传感器上游距控制阀30D或将传感器移至控制阀上游距控制阀5D。 2.故障现象:读数不正确 原因分析:A.使流态强列烈波动的装置如：文氏管、孔板、涡街、涡轮或部分关闭的阀门，正好在传感器发射和接收的范围内，使读数不准确。B.流量计输入管径与管道内径不匹配。 解决方法:A.将传感器装在远离上述装置的地方，传感器上游距上述装置30D，下游距上述装置10D或移至上述装置的上游。B.修改管径，使之匹配 3.故障现象:读数不正确 原因分析:A.传感器装在水平管道的顶部和底部的沉淀物干扰超声波信号.B.传感器装在水流向下的管道上，管内未充满流体。 解决方法:A.将传感器装在管道两侧B.将传感器装在充满流体的管段上 4.故障现象:流速显示不正常数据剧烈变化 原因分析:传感器安装在管道振动大的地方或改变流态装置(如调节阀、泵、缩流孔的下流) 解决方法:将传感器装在远离振动源的地方或移至改变流态装置的上游 5.故障现象:传感器是好的，但流速低或没有流速 原因分析:A.由于管道外的油漆、铁锈未清除干净。B.管道面凹凸不平或安装在焊接缝处。C.管道圆度不好，内表面不光滑，有管衬式结垢。若管材为铸铁管，则有可能出现此情况。D.被测介质为纯净物或固体悬浮物过低。E.传感器安装纤维玻璃的管道上。F.传感器安装在套管上，则会削弱超声波信号。G.传感器与管道耦合不好，耦合面有缝隙或气泡。 解决方法:A.重新清除管道，安装传感器。B.将管道磨平或远离焊缝处。C.选择钢管等内表面光滑管道材质或衬的地方。D.选用适合的其它类型仪表。E.将玻璃纤维除去。F.将传感器移到无套管的管段部位上。G.重新安装耦合剂。
官方网址https://www.doczj.com/doc/9d9730560.html, 超声波流量计工作原理是什么超声波流量计利用了低电压、多脉冲时差原理，采用高精度和超稳定的双平衡信号差分发射、差分接收数字检测技术来测量顺流和逆流方向的声波传输时间，根据时差计算出流速。超声波流量计具有稳定性好、零点漂移小、测量精度高、量程比宽、抗干扰性强等特点。其中插入式和外夹式超声波流量计以其安装方便，测量精度高的优点被广泛应用于各个行业。 外夹式超声波流量计 超声波流量计工作原理： 当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速。零流量时，两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同（唯一可实际测量零流量的技术），液体流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。 其关系符合下面表达式：
官方网址https://www.doczj.com/doc/9d9730560.html, 其中： V 介质流速 θ为声束与液体流动方向的夹角 M为声束在液体的直线传播次数 D 为管道内径 Tup 为声束在正方向上的传播时间 Tdown 为声束在逆方向上的传播时间 ΔT=Tup –Tdown 通过上式计算出流速V，再通过我们输入到变送器上的管道数据D计算出流量。流量公式为： Q=πV Q 瞬时流量 π圆周率 D 管道内径 V 流速
官方网址https://www.doczj.com/doc/9d9730560.html, 艾拓利尔仪表专注自动化仪表及自控系统12年，我们拥有专业的技术人员，可为您提供各种完善的自动化解决方案。 解决用户遇到的问题使我们一直以来努力的目标，并且我们将付诸更大努力不断推陈出新，藉由与用户的紧密合作，共同开创更智能、更环保、更美好的未来。
重庆三峡职业学院 智能电子产品设计与制作实训报告项目名称超声波传感器 班级13级应用电子技术1班 姓名___________________________ 学号___________________________ 2014 --2015 学年度2 学期 机械与电子工程系
一超声波传感器简介 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。超声波传感器可以对集装箱状态进行探测，可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。 超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送，也能作接收。这里仅介绍小型超声波传感器，发送与接收略有差别，它适用于在空气中传播，工作频率一般为23-25KHZ 及40-45KHZ。这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。该种有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16及12表示其外径尺寸，以毫米计）。另有一种密封式超声波传感器（MA40EI型）。它的特点是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近开关用，它的性能较好。超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等；分离式反射型用于测距、液位或料位；反射型用于材料探伤、测厚等。 二超声波传感器的组成 超声波传感器是指产生超声波和接收超声波的装置，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器利用压电晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的传输特性，实现对各种参量的测量，属典型的双向传感器。因此，超声波传感器由发射传感器（简称发射探头）和接收传感器（简称接收探头）两部分组成，如图6-3所示。 图6-3 超声波传感器的组成
超声波传感器原理 [日期：2007-06-05]来源：作者：[字体：大中小]超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。 接收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。 超声波传感器原理与应用 2008-04-1802:40
polaroid6500系列超声波距离模块的硬件电路如图2所示： tl851是一个经济的数字12步测距控制集成电路。内部有一个420khz的陶瓷晶振，6500系列超声波距离模块开始工作时，在发送的前16个周期，陶瓷晶振被8.5分频，形成49.4khz的超声波信号，然后通过三极管q1和变压器t1输送至超声波传感器。发送之后陶瓷晶振被4.5分频，以供单片机定时用。tl852是专门为接收超声波而设计的芯片。因为返回的超声波信号比较微弱，需要进行放大才能被单片机接收，tl852主要提供了放大电路，当tl852接收到4个脉冲信号时，就通过rec 给tl851发送高电平表明超声波已经接收。 2.3at89c51单片机 本系统采用at89c51来实现对polaroid600系列传感器和polaroid6500系列超声波距离模块的控制。单片机通过p1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测int0引脚，当int0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。超声波测距的硬件示意图如图3所示：
3、系统软件设计 系统程序流程图如图4所示： 工作时，微处理器at89c51先把p1.0置0，启动超声波传感器发射超声波，同时启动内部定时器t0开始计时。由于我们采用的超声波传感器是收发一体的，所以在发送完16个脉冲后超声波传感器还有余震，为了从返回信号识别消除超声波传感器的发送信号，要检测返回信号必须在启动发射信号后2.38ms才可以检测，这样就可以抑制输出得干扰。当超声波信号碰到障碍物时信号立刻返回，微处理器不停的扫描int0引脚，如果int0接收的信号由高电平变为低电平，此时表明信号已经返回，微处理器进入中断关闭定时器。再把定时器中的数据经过换算就可以得出超声
呼吸机流量传感器的原理和应用西南医院设备科王义辉何 金环 ［摘要］本文介绍了呼吸机使用的流量传感器的原理、结构、种类及应用。 ［关键词］传感器；热丝；热膜； 1 流量传感器在呼吸机中的作用 流量传感器在呼吸机中的应用已有近30年的历史，在中高档呼吸机中被普遍使用。它作为呼吸机气路系统的重要部件，负责将吸入和呼出的气体流量转换成电信号，送给信号处理电路完成对吸入和呼出潮气量、分钟通气量、流速的检测和显示。 根据呼吸机功能和设计的不同，流量传感器的检测值不仅仅提供显示，还对呼吸机的控制、报警等起着决定作用，如流量传感器将测量到的实际值馈送到电子控制部分与面板设置值比较,利用两者间的误差控制伺服阀门来调节吸入和呼出气体流量；安装在吸气系统前端的空气和氧气流量传感器生成的信号能帮助微处理器对阀门进行控制，以提供病人所需要的氧浓度；流速和流量的检测值还直接影响到呼气与吸气时相的切换、分钟通气量上下限的报警、流量触发灵敏度、气流实时波形和P-V-环的监测显示等等，流量传感器性能的好坏直接影响到呼吸机参数的准确性和可靠性。 2 流量传感器的原理和应用 目前呼吸机的种类和型号很多，采用的流量传感器也各不相同，主要有热丝式、晶体热膜式、超声式、压力感应式、压差式。 2.1 热丝式流量传感器： 基本原理是将一根细的金属丝（在不同的温度下金属丝的电阻不同）放在被测气流中,通过电流加热金属丝,使其温度高于流体的温度,
当被测气体流过热丝时，将带走热丝的一部分热量,使热丝温度下降，热丝在气体中的散热量与流速有关，散热量导致热丝温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号，经适当的信号变换和处理后测量出气体流量的大小。测量原理图如图1： 图1：热丝式流量传感器原理图 在图1中,放置于测量通道中的热丝Rh作为惠斯登电桥的一个桥臂,由运算放大器A1差分放大电桥输出的电压信号;运算放大器A2提供三极管T工作所需要的偏置电压,并使A1 输出信号能够叠加在三极管T的偏置电位上,并被T放大给电桥供电。由电桥电路,A1 ,A2 和三极管构成的反馈回路,能够使热线工作于恒温状态下。 在接通电源瞬间,热线电阻很快电流加热,并且,其阻值随即升高,使电桥很快达到平衡状态。当流体流过流量计时,由于热交换的原因,热丝的温度、阻抗将发生变化,使桥路失去平衡,根据输出的反馈电压信号即可以测量出流体的流量。 Drager公司的Savina和Evita系列的呼吸机采用的是热丝式流
气体涡轮流量计的参数特点介绍 气体涡轮流量计具有出色的低压和高压计量性能，多种信号输出方式以及对流体扰动的低敏感性，广泛适用于天然气、煤制气、液化气、轻烃气等气体的计量。 特点： 1、优质合金涡轮，具有更高的稳流和耐腐蚀作用； 2、进口优质专用轴承，使用寿命长； 3、计量室与通气室隔绝，保证了仪表的安全性； 4、可检测被测气体的温度、压力和流量，能进行流量自动跟踪补偿，并显示标准状态下（Pb=101.325KPa,Tb=293.15K）的气体体积累积量；可实时查询温度压力数值； 5、流量范围宽（Qmax/Qmin≥20:1)，重复性好，精度高（可达1.0级），压力损失小，始动流量低，可达0.6m3/h； 6、智能化仪表系数多点非线性修正； 7、内置式压力、温度传感器，安全性能高、结构紧凑、外形美观； 8、仪表具有防爆及防护功能，防爆标志为ExdⅡBT6、ExiaⅡCT6，防护等级为IP65； 9、系统低功耗工作，一节3.2V10AH锂电池可连续使用3年以上；
10、仪表系数、累计流量值掉电十年不丢。 气体涡轮流量计基本参数： 仪表口径及连接方式25、40、50、80、100、150、200、250采用法兰连接 精度等级±1.5%R、±1%R 量程比1:10；1:20；1:30 仪表材质表体：304不锈钢；叶轮：防腐ABS或优质铝合金；转换器：铸铝 被测介质温度（℃）-30℃～+80℃ 环境条件介质温度：-30℃～+80℃，相对湿度5％～90％，大气压力86～106Kpa 输出信号三线制脉冲频率信号，低电平≤0.8V高电平≥8V 供电电源+12VDC、+24VDC（可选） 信号传输线STVPV3×0.3 传输距离≤1000m 信号线接口内螺纹M20×1.5 防爆等级ExdIIBT6 防护等级IP65 安装：
1．概述 LWQ系列气体涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表先进技术经过优化设计，综合了气体力学、流体力学、电磁学等理论而自行研制开发的集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体的新一代高精度、高可靠性的气体精密计量仪表，具有出色的低压和高压计量性能，多种信号输出方式以及对流体扰动的低敏感性，广泛适用于天然气、煤制气、液化气、轻烃气等气体的计量。 该产品经国家防爆产品质检部门按GB3836.2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部：通用要求》，GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》和GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”》标准检验合格，防爆标志为ExdⅡBT6(隔爆型)、ExiaⅡCT6（本安型）。适用于含有ⅡA、ⅡB、ⅡC类T1～T4温度组别爆炸性气体混合物的0（仅本安型）1、2区危险场所。 2．产品特点 ?优质合金涡轮，具有更高的稳流和耐腐蚀作用 ?进口优质专用轴承，使用寿命长 ?计量室与通气室隔绝，保证了仪表的安全性 ?可检测被测气体的温度、压力和流量，能进行流量自动跟踪补偿，并显示标准状态下 （P b=101.325KPa,T b=293.15K）的气体体积累积量；可实时查询温度压力数值 ?流量范围宽（Q max/Q min≥20:1)，重复性好，精度高（可达1.0级），压力损失小，始动流量低，可达0.6m3/h ?智能化仪表系数多点非线性修正 ?内置式压力、温度传感器，安全性能高、结构紧凑、外形美观 ?仪表具有防爆及防护功能，防爆标志为ExdⅡBT6、ExiaⅡCT6，防护等级为IP65 ?系统低功耗工作，一节3.2V10AH锂电池可连续使用3年以上 ?仪表系数、累计流量值掉电十年不丢 3. 工作原理 当流体流入流量计时，在进气口专用一体化整流器的作用下得到整流并加速，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在克服摩擦力矩和流体阻力矩后，涡轮开始旋转。在一定的流量范围内，涡轮旋转的角速度与流体体积流量成正比。根据电磁感应原理，利用磁敏传感器从同轴转动的信号轮上感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，该信号经放大、滤波、整形后与温度、压力传感器信号一起进入智能流量积算仪的微处理单元进行运算处理，并把气体的体积流量和总量直接显示于LCD屏上 4．技术参数： 4．1 基本参数： 4．1．1 表1
一、超声波测距原理 超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即: S = v·△t /2 ① 这就是所谓的时间差测距法。 由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为： V = 331.45 + 0.607T ② 声速确定后, 只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波 测距仪的机理。
二、系统硬件电路设计 图2 超声波测距仪系统框图 基于单片机的超声波测距仪框图如图2所示。该系统由单片机定时器产生40KHZ 的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机是整个系统的核心部件，它协调和控制各部分电路的工作。工作过程：开机，单片机复位，然后控制程序使单片机输出载波为40kHz 的10个脉冲信号加到超声波传感器上，使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，这样就得到了从发射到接收的时间差△t;根据公式①、②计算出被测距离,由显示装置显示出来。下面分别介绍各部分电路： 1 、超声波发射电路 超声波发射电路如图3所示，89C51通过外部引脚P1.0 输出脉冲宽度为250μs , 40kHz 的10个脉冲串通过超声波驱动电路以推挽方式加到超声波传感器而发射出超声波。由于超声波的传播距离与它的振幅成正比,为了使测距范围足够远,可对振荡信号进行功率放大后再加在超声波传感器上。 图3中T 为超声波传感器，是超声波测距系统中的重要器件。利用逆压电效应将加在其上的电信号转换为超声机械波向外辐射; 利用压电效应可以将作用