超聲波身高測量儀原理

一、理論基礎(chǔ)

    超聲波測量儀是以超聲波做為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。傳感器通過聲波的波長和發(fā)射聲波以及接收到返回聲波的時(shí)間差就能確定人體的身高，在發(fā)送脈沖的同時(shí)，接收器的計(jì)時(shí)器啟動(dòng)并技術(shù)，直至接收傳感器接收反射回?fù)芎?，?jì)數(shù)停止，該時(shí)間差相當(dāng)于測量的距離，從而可測算出測量儀和頭頂之間的距離，即人體的身高。

設(shè)計(jì)思路：

    超聲波測量儀有2個(gè)子模塊：測距、顯示數(shù)據(jù)。其中顯示數(shù)據(jù)模塊有3部分構(gòu)成：計(jì)數(shù)、顯示、信號(hào)處理。

    測量主要由超聲波傳感器完成。將發(fā)射和接收的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再有A/D轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)送入到計(jì)算部分，再到顯示。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

超聲波身高測量儀是由單片機(jī)組成的單片機(jī)*控制系統(tǒng)超、聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路組成。超聲波發(fā)射電路由發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路和設(shè)于該驅(qū)動(dòng)電路輸出端的超聲波換能器構(gòu)成。超聲波接收電路由超聲波接收換能器、限位電路和超聲波接收集成塊電路構(gòu)成。

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。以超聲波做為檢測手段，必須產(chǎn)生和接收超聲波，完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器。超聲波傳感器主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。

超聲波傳感器的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)是工作頻率、工作溫度、靈敏度。

三、超聲波發(fā)射器

    為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。

壓電式超聲波發(fā)生器的原理：利用壓電晶體的諧振來工作。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板構(gòu)成。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有震蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片做振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。

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