介紹了超聲波測(cè)距系統(tǒng)原理，針對(duì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)中常用的40 kHz超聲波信號(hào)，提出了超聲波接收電路設(shè)計(jì)原則，采用了集成運(yùn)放OP27構(gòu)成的同相放大器、儀表放大器、CX20106A紅外接收芯片3種方案來(lái)檢測(cè)超聲波信號(hào)，設(shè)計(jì)了3種方法對(duì)應(yīng)的接收電路，分析了各自的特點(diǎn)。
超聲波是指振動(dòng)頻率高于20 kHz的機(jī)械振動(dòng)，其指向性好，能量集中，穿透能力強(qiáng)，在傳輸過(guò)程中衰減較小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有光的反射、折射、聚焦等一系列特征。超聲波檢測(cè)具有速度快、成本低、精度高、可操作性強(qiáng)、工作穩(wěn)定，適合短距離測(cè)量定位。因此其在生產(chǎn)，科研，生活等方面有著非常廣泛的應(yīng)用。超聲波測(cè)距具有實(shí)時(shí)，不受環(huán)境干擾，非接觸等一系列優(yōu)點(diǎn)。在超聲波測(cè)距系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用頻率為40 kHz的超聲波信號(hào)，文中主要針對(duì)該頻率的超聲波信號(hào)接收電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1 超聲波測(cè)距原理
超聲波的測(cè)距原理如圖1所示，超聲波發(fā)射器在MCU控制下由B1向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物立即返回來(lái)，測(cè)距系統(tǒng)在B2接收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S，即：S=340t/2，聲速確定后，要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離，這就
是超聲波測(cè)距的基本原理。在超聲波測(cè)距系統(tǒng)中，通常發(fā)射與接收探頭之間有一定距離，為了提高測(cè)量精度，需要考慮圖l中指示夾角θ。
其中，超聲波的傳播速度v在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù)，當(dāng)需要測(cè)量的距離H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于L時(shí)，則(4)變?yōu)椋?
。所以，只要需要測(cè)量出超聲波傳播的時(shí)間t，就可以得出測(cè)量的距離H。
2 超聲波接收電路設(shè)計(jì)原則
在信號(hào)檢測(cè)處理整個(gè)過(guò)程中，超聲波探頭接收的信號(hào)非常微弱，只有毫伏級(jí)，其不可避免地要受到各種干擾的影響，這必定給信號(hào)處理帶來(lái)困難。為了確保檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性，超聲波接收電路的設(shè)計(jì)必須注意：1)接收電路必須是低噪聲的放大器，因其身的就是一個(gè)噪聲源，而前端輸出的信號(hào)很小可能淹沒(méi)在放大器的噪聲中。2)連接接收電路與超聲波接收探頭時(shí)注意阻抗匹配。3)接收電路應(yīng)具有足夠的帶寬和增益。
3 超聲波接收電路
