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最小二乘法的开题报告 　　开题报告　　科学技术学院　　毕业设计开题报告　　题目：超声波测距器的设计　　学科部：信息学科部　　专业：自动化　　班级：自动化101班　　学号：　　姓名：黎才兴　　指导教师：胡保安　　填表日期：XX年12月2日　　一、选题的依据和意义　　随着传感技术和单片机控制技术的不断发展，传感器和单片机控制器呈现出体积小，信号处理可靠，价格便宜等优点，催生非接触式检测技术在各领域的广泛应用。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距，雷达测距，激光测距等。其中，雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但是容易受到电磁波干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但是成本高、数据处理复杂。与前几种测距方式的比较，超声波测距可以直接测量近距离目标，适用范围广，不受光线的，电磁干扰等因素影响等优点，对于被测物体处于有灰尘、黑暗、电磁干扰、有毒等不良的环境下也有较强的适应能力的。但是由于超声波传播时难以精确捕捉，温度对声波影响等原因，使超声波的精度受到很大的影响，限制了超声波测距系统在测量精度要求较高场合下的应用。因此本次课题我将设计一个超声波测距器，以此提高超声波测距器的精度，将测量的误差控制在1cm之内。　　超声波的指向性很强，能量消耗较慢，能够在介质中传播距离比较远，因此超声波经常应用于测量距离。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。与别的方式相比，例如光学的或电磁的方法，超声波不会受到被测对象的颜色、光线等影响。对于被测物体处于有灰尘、黑暗、电磁干扰、有毒等不良的环境下也有较强的适应能力的。因此超声波在物体的识别、车辆自动导航、机械手控制、液位测量等方面有着广泛的应用。特别是适合应用在空气测距，因为空气中波速比较慢，超声波的回波信号中具有的沿传播方向上的结构信息会被轻易的检测出来，且分辨率很高，因此超声波测距的准确度比其它的方法高。并且超声波传感器的结构简单、体积小，信号处理可靠，易于做到实时控制等优点。因此超声波测距在现实中有广泛的应用前景。比如应用于机器人自动避障行走、建筑施工工地、汽车的倒车雷达以及一些工业现场。尤其在工件生产线中的非接触环节和工业机器人的运动移位中，需要精确的距离测定，所以对超声波的测距原理的研究具有很大的现实意义。　　通过这次课题的研究，能使自己对超声波测距器有一个充分的认识，在今后的应用中能扬长避短，更好的应用超声波测距器。特别是本次课题是基于STC89C52单片机的基础上设计的，能进一步帮助自己对单片机有一个深入的认识和理解。　　二、国内外研究现状及发展趋势　　一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年的气哨实验。这是人类首次有效产生的高频声波。之后人类在超声波技术的研究越来越来深入，再加上它不会受到被测对象的颜色、光线等影响，对于被测物体处于有灰尘、黑暗、电磁干扰、有毒等不良的环境下也有较强的适应能力。目前已经广泛的应用在机械制造、航海、化工、交通等工业领域。同时在医学、生物科学等领域中占据重要地位。　　目前国外主要是在提高超长波测距精度做大量的研究。起初国外测距器大多采用机械原理，但是近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展。在传统原理中渗透了电子技　　术与微机技术，使超声波测距器的结构有了很大的改善，精度有了很大的提高。例如：E+H公司研制的ProsonicFMU80/861/862超声波液位仪精度可达%，FMU40/41超声波液位仪精度可达12mm。　　虽然国内的整体技术与国外相比还有差距，但是国内的一些学者在相关领域的研究也取到了一定的成果。他们认为对超声波测距的精度主要取决于所测的超声波传输时间和超声波在介质中的传输速度等方面。　　中国测试技术研究所李茂三在《超声波测距原理及实践技术》中详细地阐述了超声波测距原理。在此文中，他认为超长波测距是立足于声速在既定的均匀媒介中传播速度有一恒定数值，不随声波频率变化，因此超声波测距的关键是把声源由反射到返回的传播时间计算出来，若要求测距误差小于，测量的时间必须小于30微秒。　　厦门大学海洋系的童峰在《一种高精度超声波测距处理方法》一文中，提出在超声波测距系统中，测距误差其实是声波脉冲传播时间t的测量误差。他根据声波的发射，反射以及传播理论推出并用实验验证了测距回波包络曲线的近似方程，据此提出一种高精度超声波测距信号处理方法，并由理论分析与实验结果，提出基于归一化包络曲线的抗起伏信号处理方法，通过该方法的处理之后超声波的传输时间的精度得到了很大的提高。　　赵海鸣等提出通过双比较器整形结合软件确定回波前沿的测量方法，在一定的程度上消除由于回波信号强