王义

1 引言

随着超声波传感器制作成本的降低，超声波技术已被揭开神秘的面纱，并紧贴人们生活而得到广泛的应用。超声波技术目前主要应用于功率超声、检测超声及超声通讯等方面，例如超声焊接、超声清洗、超声医疗、回声测深、金属探伤等[1]。在检测超声技术中，其中有一部分就是通过发射接收超声波时差计算来确定目标的位置。

近年来数字电子技术高速发展，数字可编程逻辑器件因其具有灵活配置与高速反应的特性而在很多应用中替代了传统的单个逻辑门器件与时钟发生电路，简化电路的设计与缩小电路空间的同时也大大节省了成本。结合可编程逻辑器件与单片机的灵活性，超声检测技术的数字化设计将得到更广泛的认同。

2 工作原理与系统组成

2.1 工作原理

时差法超声波检测的原理即是通过定时器对发射与首次接收之间的时差进行定时以求得超声波往返时间t，在超声波速度v已知的情况下，超声波往返的距离可以通过该公式求得，进而在检测过程中进行目标物、障碍物、反射面等的探测。如公式（1）所示：

公式(1)中因子1/2的增加是为了求得单程距离，超声波作为声波的一种，它的速度v主要由介质决定，例如在空气中超声波的速度是340米/秒，但随着温度的变化，v会有细微的变化，因此实际应用过程中一般以声速仪的实测值为参考，或者添加温度传感器进行实时校正而达到更高的精度，参数d表示设计中各种因素引起的综合系统误差。……