【摘要】：超聲波測距是一種非接觸式的檢測方式。與其它傳統(tǒng)的光學(xué)檢測或者電磁學(xué)檢測方法相比較,超聲波測距不受光線、被測對象顏色等因素的干擾,尤其適用于被測物在煙霧、大量粉塵、電磁干擾或致毒等極端惡劣環(huán)境下的測量。本文基于超聲波測距在倒車?yán)走_(dá)中的應(yīng)用,對超聲波測距硬件系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致地研究和設(shè)計。本文首先闡述了超聲波測距在倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用中的意義以及超聲波測距的現(xiàn)狀和發(fā)展,并介紹了超聲波的基本特性和超聲波測距的工作原理,同時分析了超聲波在空氣中傳播的衰減特性,著重研究了自動增益控制技術(shù)的分類和基本原理,利用可變增益放大器與D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成了自動增益控制電路,根據(jù)傳播距離的遠(yuǎn)近程控設(shè)置不同的增益。其次介紹了超聲波測距的整體框架,設(shè)計了超聲波測距的發(fā)射電路和接收電路。其中,發(fā)射電路利用中周變壓器提高超聲波發(fā)射功率,驅(qū)動收發(fā)一體式超聲波傳感器發(fā)射出超聲波信號;接收電路根據(jù)超聲波回波極其微弱的特點設(shè)計了放大濾波電路,包括第一級低噪聲放大電路、帶通濾波電路、自動增益控制電路、A/D轉(zhuǎn)換等模塊,給出了每個模塊的設(shè)計電路。超聲波測距受溫度影響較大,系統(tǒng)設(shè)計了溫度補償模塊,實時補償超聲波傳播速度,提高測距精度。根據(jù)版圖設(shè)計原則,設(shè)計了硬件系統(tǒng)版圖。最后,對超聲波測距板進(jìn)行測試和調(diào)試,實驗表明,本文設(shè)計的超聲波測距硬件系統(tǒng)測距范圍為20cm～5m,測距精度為3mm。本文提出的自動增益控制技術(shù)提高了系統(tǒng)的測距精度,能夠?qū)崿F(xiàn)精確測距。
[Abstract]:Ultrasonic ranging is a non-contact detection method. Compared with other traditional optical or electromagnetic detection methods, ultrasonic ranging is not interfered by light, object color and other factors, especially when the measured object is in smoke, large amount of dust, etc. Measurement in extremely harsh environments, such as electromagnetic interference or poisoning. Based on the application of ultrasonic ranging in reversing radar, the hardware system of ultrasonic ranging is studied and designed in detail. In this paper, the significance of ultrasonic ranging in the application of reversing radar, the current situation and development of ultrasonic ranging are described, and the basic characteristics of ultrasonic wave and the working principle of ultrasonic ranging are introduced. At the same time, the attenuation characteristics of ultrasonic wave propagation in the air are analyzed, and the classification and basic principle of the automatic gain control technology are emphatically studied. The automatic gain control circuit is constructed by using the variable gain amplifier and the D / A converter. Different gains are set according to the distance of propagation. Secondly, the whole frame of ultrasonic ranging is introduced, and the transmitting circuit and receiving circuit are designed. The transmitting circuit uses the middle cycle transformer to improve the ultrasonic transmitting power and drives the integrated ultrasonic sensor to send out the ultrasonic signal. According to the extremely weak characteristics of ultrasonic echo, the receiving circuit has designed amplifying and filtering circuits, including the first stage low noise amplifier circuit, the bandpass filter circuit, the automatic gain control circuit, the A / D conversion module and so on. The design circuit of each module is given. Ultrasonic ranging is greatly affected by temperature. Temperature compensation module is designed to compensate the speed of ultrasonic propagation in real time and improve the accuracy of ranging. According to the layout design principle, the hardware system layout is designed. Finally, the ultrasonic ranging board is tested and debugged. The experimental results show that the ultrasonic ranging hardware system designed in this paper has a ranging range of 20 cm ~ (5) m and a range of 3 m ~ (m). The automatic gain control (AGC) technique proposed in this paper improves the accuracy of the system and can achieve accurate ranging.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB559

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2425789