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毕业设计(论文)开题报告 题目： 院（系） 专 业 班 级 姓 名 学 号 导 师 年月 毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）超声的研究和发展，与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。1883 年Galton首次制成超声气哨，其原理是将压缩气体经过狭缝喷嘴形成气流，吹动圆形刀口振动形成共振腔，从而产生超声。此后又出现了各种形式的汽笛和液哨等机械型超声换能器。由于这类换能器成本低，所以经过不断改进，至今仍广泛地用于超声处理技术中。 20世纪初，电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器。1917年，法国物理学家Paul Langevin用天然压电石英制成了夹心式超声换能器，并成功地应用于水下探测潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型等多种超声换能器。 材料科学的发展，使得应用广泛的压电换能器也由天然压电晶体发展到机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶及塑料压电薄膜(PVDF)等。产生和检测超声波的频率，也由几十千赫提高到上千兆赫。产生和接收的波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波等。如频率为几十兆赫到上千兆赫的微型表面波都己成功地用于雷达、电子通信和成像技术等方面。 利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段，也就是由生物体发射不被人们 听到的超声波(20kHz以上的机械波)，借助空气媒质传播由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与被反射的超声波的强弱判断猎物性质或障碍位置的方法。由于超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定向发射，方向性好，强度好控制，因而人类采用仿真技能利用超声波测距。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。它在很多距离探测应用中有很重要的用途，包括非损害测量、过程检测、机器人检测和定位、以及流体液面高度测量等。本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施假如声波在介质中传播的速度是已知的，而且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到，那么就可以计算出从声波到目标的距离。这就是本系统的测量原理。这里声波传播的介质为空气，采用不可见的超声波。 利用超声波测时间方法有相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围非常有限，声波幅值检测法易受反射波影响。本超声波测距仪采用渡越时间检测法。超声波测量原理图如图1所示。 图1 超声波测距原理图 由于本测距仪最大测量量程不大，因而选择测距仪工作频率在40kHz。这样传感器方向性尖锐，且避开了噪声，提高了信噪比;虽然传播损失相对低频有所增加，但不会给发射和接收带来困难。 图2 测距系统结构图 超声波发送脉冲信号由单片机产生,将脉冲信号放大用以驱动超声波换能器发送超声波。并由单片机控制脉冲群的脉冲个数及脉冲群之间的时间间隔,其发送间隔取决于要求测量的最大距离。若在有效测距范围内有被测物,则在后一路探测波束发出之前应当接收到前一路发出的反射波,否则认为前一路没有探测到物体。按有效测距范围及最大测量距离可以算出最短的脉冲群间隔发送时间。例如,最大测距距离为1.5 m时,脉冲间隔时间t=2D/C=2×1.5/340≈8.8 ms,实际应取t≥8.8 ms。 超声波接收是用来将探测波回波的声能转换为电信号,实现超声波回波的接收。在被测物距离较远的情况下,声的回波很弱,为此要求将信号多次放大。放大后的信号整形输出一个方波信号,此方波信号向CPU发中断申请,在中断服务程序中,读取时间计数器的计数值。 系统软件分为:主程序、中断服务程序和功能函数。主程序完成系统初始化后调用各个功能函数完成距离测量、信息显示。主程序流程图如图3： 图3 主程序流程图 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 显示报警电路 单 片 机 主控系统 超声波发射接 收 电 路 最小 系统 开始 初始化 发送超