关于超声模块的几个问题

关于超声模块的几个问题

1——超声波模块测距的有效距离是多少?模块的有效距离与什么有关?

2——怎样在一个单片机上同时使用几个频率不同的超声波模块(注意是完全同时工作)?是不是使用频率不同的模块就可以?如果是的话,那推荐一下每个模块的频率(同时使用3-4个)。 对于第一个问题:

超声波测距,通常在10米以内,但也有个别厂家做到几十米甚至百米的。超声波测距有以下几个特点:1、频率越高,精度也越高,但检测距离越近(空气衰减增大);2、输出功率越高、灵敏度越高,检测距离也越远(虽然是废话,但我必须写上);3、通常检测角度小的,测距范围略远;4、以上因素所造成的影响加起来,可能没有被测物体带来的影响更大:例如一个刚性表面(例如钢板)和一根铁丝、或者在钢板表面铺满吸音绵、或者把钢板与探头法线夹角从垂直改为倾斜45度等等,这些因素所带来的影响最大的。这也许不太容易理解,如果把超声波比作可见光,那么刚性表面可以理解成镜子,要想让你发现距离很远的人,对方用镜子‘晃’你是最好不过的了。但如果把镜子罩上黑纸,或者把镜子倾斜45度所带来的影响,你我可想而知,超声波也一样。 第二个问题:

一个单片机上同时使用几个不同频率的超声波模块,这就是软件程序的问题,没有什么难度,大学生就可以做,我想你一定也没问题。关于测距模块,从20KHz~400KHz,测距范围从0.1m~30m这些都不难购到,技术也不是很难。问题是,你能找到这么多频率的探头么?虽然超声波探头的各种频率都有,但它是针对量程来划分的,同一个量程里,频率都很接近(例如3-10米测距基本都是40KHz)。你要在同一个量程里找出4种不同频率来,恐怕是有难度的。当然你也可以用4种不同的频率来驱动同一种探头。可是,若4个频率

中的某个频率与探头的中心频率差别大了(例如超过5%),会导致效率大幅减低,如果频率差别小了,识别、区分他们又有困难,例如对于一个40KHz的探头,一般厂家规定的下限和上限也就是38KHz~42KHz,我们就算冒险用到37KHz~43KHz(从可靠性和稳定性考虑,我不赞成这么用),你需要区分37KHz、39KHz、41KHz、43KHz四种频率的反馈信号,如此以来,常规的测距电路是不能用了,你需要研究一种全新的测距方案来识别他们,而且不能影响正常的计时精度,我建议你参考一些微波雷达的技术。 追问:

第一个问题里面,我需要的测距是在十米以内的,并且发射器和接收器是分开的,也就是接收器装在被测物体上面,测距的时候不需要声波反弹,所以不存在被测物体对测距影响的问题。

第二个问题里面,如果说舍弃4个探头的方案,使用2个探头的话,是否可行性会增加一些?用标准的40KHz的探头能否很好地完成识别区分,又不过多影响效率?最好可以依照上面所述的条件帮忙推荐几个探头的型号,谢谢咯~~O(∩_∩)O~ 回答:

如果对射10米,那么只相当于测距5米甚至更低,实现起来较容易,但要注意角度要对准了,最好在法线7度以内。

如果只要两个频率,我看就不必在信号识别上下太大功夫了,可以直接考虑双探头,一个40KHz加一个100KHz探头,优点是探头尺寸都比较小,缺点是100KHz在10米外信号可能较弱,或者角度要求较高;或者采用40KHz+25KHz(或30KHz/32KHz),20~32KHz这类探头几十米都没问题,但通常尺寸较大。

总之,在20KHz~100KHz范围内选两个频率较容易区分(通过高Q值的带通滤波器区分,例如MAX系列的带通IC)、尺寸可以接受的探头即可。

如果很着急,我觉得现在你可以着手联系厂家选择几个样品回来测试了,楼下的‘超声波培训师上官明禹’就是个探头厂家,可以找他试试,别忘了把最佳答案留给我就行了^^。 追问:

哈哈,还有点问题。

1-超声波测距可不可以不受角度的限制?也就是说,接收器安装在被测距物体上,且被测距物体的距离一定在10m以内,但发射器和接收器的空间位置关系是不确定的,或者是只能确定面向,但是无法确定具体的方向。如果不容易实现的话,那一般探头的有效角度是多少? 2-10m以内,精度在1cm左右的话,容易实现么,20KHz-100KHz的范围内是不是一般的探头都可以达到这个精度?或者一般可以达到多少的精度? 回答:

1厘米精度,应该选频率稍高的探头(当然不能太高,太高了空气损耗大),对于35KHz的超声波,波长接近1cm,为了确保1cm精度只能发射2个脉冲。对于100KHz的超声波,可以发射6个脉冲。对于接收电路来说,无论识别2个脉冲还是6个脉冲,技术上都不是难事,难的是如果区分干扰信号和正常信号,对于2个脉冲的‘正常’信号来说,它和一些偶发的‘杂音’或干扰不太容易区分,也就是说2个脉冲的识别策略容易受到干扰,而6个脉冲就easy多了,这也是大多数测距模块使用的方案,也就是为什么频率越高精度也越容易做到更高的主要原因之一。因此,如果要实现1cm精度,应该倾向40KHz以上的频率。

对于多角度,你只能用多个探头来实现了,虽然在近距离时,超声波探头的辐射角度很大,但在10米处,范围已经很小了。多个探头,可以用升压变压器的多路次级来实现,不难。

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