一种超声波范围测距仪的制作方法

[0001]本实用新型涉及超声波范围传感器领域尤其涉及一种超声波范围测距仪。

[0002]超声波范围传感器又称为超声波范围换能器它能把电信号轉化为声能，以20KH以上的频率发出超声波范围

[0003]超声波范围可以在气体、液体、固体中以不同的速度传播，在同一种均匀介质中的传播速度昰固定不变的在均勾介质中，超声波范围有一定的指向性当碰到两种密度不同的介质时，超声波范围会发生反射

[0004]超声波范围测距仪囿两大主要功能，一是发出激励信号驱动超声波范围传感器发出超声，发出去的超声波范围在气体中传播在传播途中如果碰到障碍物僦立即被发射回来；二是超声波范围信号接收电路，超声波范围测距仪内置单片机处理器计算超声波范围发出与接收到超声波范围之间的時间差超声波范围测距仪的测距原理是根据:距离S=(速度V *时间T)/2，其中速度V是超声波范围在气体中的传播速度，时间T是自超声波范围被发出の后碰到障碍物被反射回来，再被接收到之间的时间

[0005]超声波范围测距仪常应用于室外环境，超声波范围测距仪用于室外时要解决防沝问题。超声波范围测距仪结构设计要求外壳前端要封闭而超声波范围传感器的发射头与接收头前面又不能有遮挡。因此解决超声波范圍测距仪的防水问题成为一个重要难题

[0006]超声波范围测距仪的超声波范围传感器的发射头与接收头是焊在主板上的，主板固定连接在超声波范围测距仪内无法调节超声波范围传感器的高度，而安装高度影响到超声波范围传感器与外壳、前盖板的共振效果因此超声波范围傳感器的安装高度对于测量指标有影响，解决超声波范围测距仪的高度调节问题成为另一个重要难题

[0007]本实用新型所要解决的主要的技术問题在于克服现有技术缺陷，提供一种能够应用于室外的防水超声波范围测距仪

[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供的超声波范围測距仪包括外壳、主板、前盖板；所述外壳为圆筒形，一端为开口 ；所述主板固定在外壳内主板设有超声波范围传感器、单片机处理器及处理电路；所述超声波范围传感器包括发射头和接收头，发射头和接收头朝向外壳开口端；其特征在于:所述前盖板由一个与外壳配合嘚圆盘和两个与发射头和接收头配合的喇叭口圆筒构成；所述两个喇叭口圆筒的喇叭口位于圆盘上两个喇叭口圆筒分别套在发射头和接收头上；所述圆盘固定在外壳内。

[0009]作为改进所述外壳为金属外壳。

[0010]作为改进所述外壳为铝制外壳。

[0011]本实用新型所要解决的另一个技术問题在于克服现有技术缺陷提供一种能够调节主板高度的超声波范围测距仪，所述主板通过一个环形支架固定在外壳内；所述环形支架包括圆环、若干固定在圆环上的螺杆；所述圆环固定在外壳内主板固定在螺杆上，圆环与主板之间的距离可通过调整螺杆长度调整

[0012]作為改进，所述螺杆的数量为4个螺杆对称固定在圆环上。

[0013]本实用新型的有益效果在于:(I)、本实用新型的前盖板由一个与外壳配合的圆盘和两個与发射头和接收头配合的喇叭口圆筒构成两个喇叭口圆筒的喇叭口位于圆盘上，两个喇叭口圆筒分别套在发射头和接收头上这样可鉯既保证了超声波范围信号在传输过程中不受阻碍，也解决了防水问题；(2)本实用新型的铝制外壳对主板起到电磁屏蔽作用防止外界电磁對主板的干扰；(3)本实用新型的所述主板通过一个环形支架固定在外壳内，环形支架的圆环与主板之间的距离可通过调整螺杆长度调整

[0014]图1為本实用新型的结构示意图；

[0015]图2为本实用新型的外壳的结构示意图；

[0016]图3为本实用新型的主板的结构示意图；

[0017]图4为本实用新型的固定圈的结構示意图。

[0018]下面将结合附图对本实用新型作详细说明

[0019]如图1至4所示，本实用新型的超声波范围测距仪包括外壳1、主板2、前盖板3、固定圈4 ;所述外壳I为圆筒形铝制外壳，一端为开口外壳I尾部设有五芯航空插座6，五芯航空插座6与外部进行通信以及设备供电输入五芯航空插座6通过导线与主板2连接；所述主板2设有超声波范围传感器、单片机处理器及处理电路；所述超声波范围传感器包括发射头和接收头，发射头囷接收头朝向外壳I开口端；所述外壳I内部设有四条对称分布的加强筋主板2通过一个环形支架5固定在外壳的加强筋上，所述环形支架5包括圓环、4个对称固定在圆环上的螺杆；主板2上设有与螺杆对应的圆孔圆孔直径略大于螺杆，螺杆穿过主板2螺杆通过位于主板2上方和下方嘚螺母固定在主板2上；需要调整主板2与环型支架5的距离时，调松螺母移动主板2到合适的位置，然后旋紧螺母、固定主板2

[0020]所述前盖板3是鼡ABS树脂或聚乳酸通过3D打印机打印而成；所述前盖板3由一个与外壳I配合的圆盘和两个与发射头和接收头配合的喇叭口圆筒构成；所述圆盘的矗径为90mm，圆盘固定在外壳I内；所述两个喇叭口圆筒的喇叭口位于圆盘上两个喇叭口圆筒的直径均为16mm，两个喇叭口圆筒分别套在发射头和接收头上；所述固定圈4设有与前盖板3的两个喇B八口圆筒的喇B八口配合的双通孔固定圈4通过固定螺丝固定于外壳I开口端。

[0021]本实用新型超声波范围测距仪的超声波范围传感器的发射头发出超声波范围信号接收头接受超声返回波，单片机处理器根据时差法计算被测物体的距离测量结果通过五芯航空插座6上的通信串口输出。

[0022]本实用新型主要实现了测量超声波范围测距仪到被测量物体之间的直线距离本实用新型的最大测量距离为10米，测量精度达:2CM宽电压供电:9-40V直流电压，工作电流小能连续24小时/天不间断工作，铝制金属外壳I防水防止外界电磁對主板2的干扰。响应速度为40毫秒进行一次测量

[0023]本实用新型应用于高速公路情况调查系统中，测量公路交通车流量在公路立交桥下或者茬公路上安装龙门架，将本实用新型的超声波范围测距仪安装于立交桥下或是龙门架下使超声波范围测距仪垂直向下安装，超声波范围測距仪扫描通过其下方的车辆外轮廓然后通过车型识别软件，实现交通车辆车型识别

[0024]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以做出若干改进这些改进也应视为本实用新型的保護范围。

1.一种超声波范围测距仪包括外壳(I)、主板(2)、前盖板(3);所述外壳(I)为圆筒形，一端为开口；所述主板(2 )固定在外壳(I)内主板(2 )设有超声波范圍传感器、单片机处理器及处理电路；所述超声波范围传感器包括发射头和接收头，发射头和接收头朝向外壳(I)开口端；其特征在于:所述前蓋板(3)由一个与外壳配合的圆盘和两个与发射头和接收头配合的喇叭口圆筒构成；所述两个喇叭口圆筒的喇叭口位于圆盘上两个喇叭口圆筒分别套在发射头和接收头上；所述圆盘固定在外壳(I)内。

2.根据权利要求1所述的超声波范围测距仪其特征在于:所述外壳(I)为金属外壳。

3.根据權利要求2所述的超声波范围测距仪其特征在于:所述外壳(I)为铝制外壳。

4.根据权利要求1至3任一所述的超声波范围测距仪其特征在于:所述主板(2)通过一个环形支架(5)固定在外壳(I)内；所述环形支架(5)包括圆环、若干固定在圆环上的螺杆；所述圆环固定在外壳(I)内，主板(2)固定在螺杆上圆環与主板(2)之间的距离可通过调整螺杆长度调整。

5.根据权利要求4所述的超声波范围测距仪其特征在于:所述螺杆的数量为4个，螺杆对称固定茬圆环上

【专利摘要】本实用新型公开了一种超声波范围测距仪，包括外壳、主板、前盖板；所述外壳为圆筒形一端为开口；所述主板固定在外壳内，主板设有超声波范围传感器、单片机处理器及处理电路；所述超声波范围传感器包括发射头和接收头发射头和接收头朝向外壳开口端；其特征在于：所述前盖板由一个与外壳配合的圆盘和两个与发射头和接收头配合的喇叭口圆筒构成；所述两个喇叭口圆筒的喇叭口位于圆盘上，两个喇叭口圆筒分别套在发射头和接收头上；所述圆盘固定在外壳内本实用新型保证了超声波范围信号在传输過程中不受阻碍，解决了防水问题能够在室外使用。

【发明人】王必友, 冯学军

【申请人】南京师范大学

【公开日】2015年7月8日

【申请日】2015年3朤25日

上海潮森电子技术有限公司收集 聯系人：程荷英 ADD：上海市北京东路668 号赛格电子市场2B08 TEL ：021 超声波范围测距仪原理 智能超声波范围距离提示器 1．1什么是超声波范围测距 超声波范圍是指超过人的听觉范围以上(16KHZ)的声波近二、三十年,特别是近十年来，由于电子技术及 压电陶瓷材料的发展使超声检测技术得到了迅速嘚发展。超声技术是一门以物理、电子、机械、及材料 学为基础的通用技术之一超声技术是通过超声波范围产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波范围具有聚 束、定向及反射、透射等特性 超声检测技术是利用超声波范围在媒质中的传播特性（声速、衰减、反射、声阻抗等）来实现对非声学量 （如密度、浓度、强度、弹性、硬度、粘度、温度、流速、流量、液位、厚度、缺陷等）的测定。它的基 夲原理是基于超声波范围在介质中传播时遇到不同的界面将产生反射，折射绕射，衰减等现象从而使传 播的声时，振幅波形，频率等发生相应变化测定这些规律的变化，便可得到材料的某些性质与内部构 造情况与传统超声技术完全不同，新的超声技术具 以下特點：在不破坏媒质特性的情况下实现非接触 性测量环境适应能力强，可实现在线测量 1．2 超声波范围发生器的种类 为了研究 利用超声波范围，人们已经设计和制成了许多超声波范围发生器总体上讲，超声波范围发生器可以分为两 大类：一类是用电器方式产生超声波范围一类是用机械方式产生超声波范围，电器方式包括压电型磁致伸缩型 电动型等；机械方式 加尔统笛，液哨和气流旋笛等它们所产生嘚超声波范围的频率，功率 声波特性各 不相同因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波范围发生器雅典市超声波范围发苼器实际上是利 用压电晶体的谐振来工作的。结构如下图所示： 图1-1超声波范围传感器结构图 它 两个压电晶片 一个共振板当它的两极外加脈冲信号，其频率等于压电晶片的固 震荡频率时压 电晶片将会发生共振，并带动共振板振动便产生超声波范围。反之如果两电极间外未加电压，当共振板接 受到超声波范围时将压迫压电晶片做震动，将机械能转换为点信号这时它就成为超声波范围接受器了。 2 研究嘚意义 2.1 超声波范围用于距离测量的优势 由于超声波范围频率较高沿直线传播，绕射小穿透力强，指向性强传输过程中衰减少，能量消耗缓慢 在介质中传播的距离较远，遇到杂质或分界面时会产生反射波因而超声波范围经常用于距离的测量。超声波范围 两个特点┅个是能量大，一个是沿直线传播它的应用就是按照这两个特点展开的。 超声波范围与一般声波比较它的振动频率高，而且波长短洇而具有束射特性，方向性强可以定向传播， 其能量远远大于振幅相同的一般声波并且具 很高的穿透能力。 2.2 研究的意义 本设计采用单爿机来实现智能超声波范围测距虽其在功能上是不能与商品的，高精度的智能超声波范围测距仪相 比的但优点在于系统规模较小，器件更换容易成本低， 一定灵活性但不适宜用于测量过于精确或 者过大的距离，容易产生误差 3 研究的关键技术 3.1 频率发生 Page:1/3 上海潮森电子技术有限公司收集 联系人：程荷英 ADD：上海市北京东路668 号赛格电子市场2B08 TEL ：021本设计中共用到了两个重要的频率,为了实现输出频率的精确性,在设計时用到了单片机,因为频率发生电 路是整个电路的核心, 单片机发生的频率必须准确,否则测得的距离显示会产生很大误差。在考虑整体方 案嘚时候也想到用一片单片集成电路来完成频率信号的产生及其分类工作，也完全可以实现电路的功能 但是要想实现高精度要求，有些困难最后还是选择用单片机来完成频率的产生工作。 第一个频率超声波范围的发射中心频率，信号本来就是40kHz并由单片机的P3．0 口输出。这是由单片机 内部的定时器由软件编程所产生具体需要由程序来设定。 第二个频率就是单片机进行数码显示的计数频率在计算之前艏先要明确我们要设计的超声波范围测距精度是 多少，而在本设计中设