兰羽，周茜

（陕西工业职业技术学院 陕西 咸阳 712000）

超声波是指振动频率高于20 kHz的机械振动，其指向性好，能量集中，穿透能力强，在传输过程中衰减较小等优点，同时具有光的反射、折射、聚焦等一系列特征。超声波检测具有速度快、成本低、精度高、可操作性强、工作稳定，适合短距离测量定位[1]。因此其在生产，科研，生活等方面有着非常广泛的应用。超声波测距具有实时，不受环境干扰，非接触等一系列优点。在超声波测距系统中，系统采用频率为40 kHz的超声波信号，文中主要针对该频率的超声波信号接收电路进行设计。

1 超声波测距原理

超声波的测距原理如图1所示，超声波发射器在MCU控制下由B1向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物立即返回来，测距系统在B2接收到反射波就立即停止计时[2]。在标准情况下，超声波在空气中的传播速度为340 m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即：S=340t/2，声速确定后，要测得超声波往返的时间，即可求得距离，这就是超声波测距的基本原理。在超声波测距系统中，通常发射与接收探头之间有一定距离，为了提高测量精度，需要考虑图1中指示夹角θ。

图1 超声波的测距原理框图Fig.1 Block diagram of the principle of ultrasonic distance measurement

（2）式中：L为两探头之间中心距离的一半。又知道超声波传播的距离为:

（3）式中：v为超声波在介质中的传播速度；t为超声波从发射到接收所需要的时间。 将（2）、（3）代入（1）中得：

其中，超声波的传播速度v在一定的温度下是一个常数，当需要测量的距离H远远大于L时，则（4）变为:H=vt。……