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)。
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~
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^^。
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?
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。
或者,换一个思路,考虑一下电磁波的调频连续波(FMCW),用两路互不干扰的单元射调频连续波信号,在接收端检测其相位差,也许可以识别其距离。
最后最后最后一个追问了。
第一个问题:40KHz频率的探头,十米的有效角度大约是多少?5米呢?100KHz的探头呢?
第二个问题:最后一句“也许可以识别其距离”是勾起我的好奇心呢,还是却是你也不确定能不能准确的达到测量效果.....?
没事,再追问几个也没关系,解决问题是关键。
40KHz的探头在10米、5米的有效角度,需要看探头的产品说明书(其中有各角度的dB值),还要参考接收探头的灵敏度,还有5米和10米的空气衰减,包括空气中含水量、气压等因素造成的影响。最后,还要考虑你的电路所能达到的灵敏度(多大的信号能有效触的发响应?)。所以这个角度我很难准确给你算出来,如果我是你,我也许会把探头买回来实测。从经验大致估计,由于是直射而不是反射,用两个15度的探头对射,40KHz在10米距离估计能有30度左右;在5米距离估计有45度范围;1米距离估计有90度范围;同样的距离下,100KHz能比这个范围略小一些。
用无线电调频信号的好处是发射角度范围广,可能1~2个发射天线就够了。问题是前端的传感器你得自己设计,工作量太大,而且若要达到可以批量投产的稳定程度,需要很长的路要走,有兴趣的话可以想想,但我不建议选择这个方案。
说起天线,我又想起那个免接触IC卡了,有软的像不干胶一样,那可是个成熟的技术,好像也有办法提高到10米远(例如某些车载IC卡),只是它能否判断和输出距离信息呢?
额,突然又想到.....我想的是把发射器和接收器分开装在两个物体上,通过发射机发射超声波和接收器接收到超声波的时间差来计算距离。你说的“探头对射”指的是???
另外额,接收器有没有角度的限制?比如超声波是来自接收器的侧面,接收器能不能很好的识别?如果可以的话,我觉得我只要对调接收器和发射器的位置就可以了......呃呃呃.....
哦,‘探头对射’指两个探头互相面对、轮流发射和接收,你的安装方式与这个相同,只是使用一半这个过程而已。
接收头一样有角度限制,不同角度的声源,灵敏度是不一样的,这个也需要实测或者厂家提供探头的参数。如果需要对大范围的角度敏感,恐怕不得不用多个探头来组合使用了。
如果对角度范围问题这么敏感,对于超声波方案是个很棘手的问题 ——不得不用多个探头组合来增加角度。
还有个办法,用音频来测距,例如在10KHz~20KHz,音频的发声装置可以用喇叭,接收器可以用驻极体MIC,精度可以在1cm以内,但不能用超声波的时差法,而是FMCW判断相位的方式。与压电陶瓷材料制成的超声波传感器不同的是,音频MIC可以检测90~180度的范围,缺点是每秒只能检测1~3次,由于这个频率抗干扰性略差,所以还需要多次检测来提高准确性。
一、超声波测距模块的类型
超声波测距模块有好多种类型,目前比较常用的有URM37,超声波传感器默认是232接口,可以调为TTL接口,URM05大功率超声波传感器测试距离能到10米,算是目前来说测试距离比较远的一款了。
另外还有比较常用的国外的几款SRF系列的超声波模块。
二、超声波测距模块的精确度
精确度:目前的超声波模块精度能到1cm
三、超声波测距的原理
超声波在空气中传播速度为每秒钟340米(15℃时)。X2是声波返回的时刻,X1是声波发声的时刻,X2-X1得出的是一个时间差的绝对值,假定X2-X1=0.03S,则距离为340mx0.03S=10.2米。这就是超声波探头到反射物体之间的距离。
四、超声波测距的应用
超声波测距,可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。
测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。
使用超声波模块,可以做避障小车。利用监测前方障碍物距离的功能,也可以制作智能垃圾桶。
实物演示超声波测距模块的使用,采用Arduino进行超声波测距非常简单