Projeto de medidor de distância ultrassônico e análise de aplicação
1. Princípios de design
Os telêmetros ultrassônicos medem com base nas características das ondas ultrassônicas refletidas ao encontrar obstáculos. O transmissor ultrassônico emite ondas ultrassônicas em uma determinada direção e inicia a cronometragem ao mesmo tempo. As ondas ultrassônicas se propagam no ar e retornam imediatamente ao encontrar obstáculos no caminho. Quando o receptor ultrassônico recebe as ondas refletidas, ele imediatamente interrompe e interrompe a cronometragem. Ao detectar continuamente o eco refletido pelo obstáculo após a emissão da onda gerada, a diferença de tempo T entre a transmissão da onda ultrassônica e o recebimento do eco é medida e, em seguida, a distância L é calculada. A fórmula básica de variação é: L=(△t/2)*C
Onde L--a distância a ser medida
T--O intervalo de tempo entre a onda transmitida e a onda refletida
C--A velocidade do som das ondas ultrassônicas no ar, que é considerada como 340 m/s à temperatura ambiente.
Após a velocidade do som ser determinada, L pode ser obtido medindo o tempo de ida e volta da onda ultrassônica.
2. Objetivos de projeto do telêmetro ultrassônico
Distância de medição: dentro de um alcance de 5 metros; a distância entre dois pontos pode ser exibida corretamente através de LED; o erro é inferior a 5%.
3. Medição e análise de dados
Medição e análise de dados
Devido às limitações do trabalho de medição real, seis distâncias de 30cm, 50cm, 70cm, 80cm, 90cm e 100cm sob um metro foram finalmente selecionadas para medição. Cada distância foi medida sete vezes consecutivas para obter os dados de medição (temperatura: 29 graus), conforme mostrado na tabela. Pode-se observar pelos dados da tabela que os valores medidos são geralmente vários centímetros maiores que os valores reais, mas a precisão das medições contínuas ainda é relativamente alta.
Remova um valor máximo e um valor mínimo de cada conjunto de dados medidos e, em seguida, encontre o valor médio, que é usado como dados de medição finais e, finalmente, conduza uma análise comparativa. O processamento de dados desta forma também possui um certo grau de cientificidade e racionalidade. A julgar pelos dados da tabela, embora a onda ultrassônica seja compensada pela temperatura, seu erro relativo é relativamente grande em medições a distâncias relativamente próximas. Especialmente para medição de distâncias de 30cm e 50cm, os erros relativos atingiram 5% e 4,8% respectivamente. No entanto, a julgar por todos os resultados da medição, os erros deste projeto são relativamente pequenos e relativamente estáveis. A área cega deste projeto é de cerca de 22,6 cm, o que basicamente atende aos requisitos do projeto.
Erro de análise
Os erros de variação vêm principalmente dos seguintes aspectos:
(1) Existe um certo ângulo entre a sonda de transmissão e recepção ultrassônica e o ponto medido, que afeta diretamente o valor da distância medida; (2) A intensidade do eco ultrassônico está diretamente relacionada à distância a ser medida, portanto, durante a medição real, não é necessariamente acionada pelo ponto de cruzamento zero do primeiro eco; (3) Devido às ferramentas rudimentares, a distância real medida também apresenta erros. Existem muitos fatores que afetam os erros de medição, incluindo interferência ambiental no local, frequência de pulso base de tempo, etc.
