文 献 综 述

一.课题研究背景及意义

随着工业、农业和建筑业的不断发展和人类在电子科学领域的不断创新和进步，现代社会生产和科学研究对距离测量精度的要求越来越高，因此，高精度的测距仪器也成为适应现代化的生产生活十分重要的硬件需求。而传统的接触式测量仪，由于普遍存在抗粉尘能力差，触点接触不良，经常失灵，误动作，不可调整，容易被杂物缠绕而误报等缺点，使其使用场合受到一定的限制。[1]由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。[2]

超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，由于超声波的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波可以用于距离的测量。和激光、涡流和无线电测距方法相比，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、在灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其中回波信号中包含的沿传播方向上的信号很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而准确度也较其他方法高。[3]超声测距仪在先进的机器人技术上也有应用，把超声波源安装在机器人身上，由它不断向周围发射超声波并且同时接收由障碍物反射回波来确定机器人的自身位置，用它作为传感器控制机器人的电脑等等。由于超声波易于定向发射，方向性好，强度好控制，它的应用价值己被普遍重视。[4]

二.超声波检测技术的发展

距离的实时测量非常必要，在很多控制和应用场合中都至关重要。因为超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，不受色彩影响且超声波传感器成本低，工作机理简单，容易安装，响应速度快，灵敏度高，防护和保养也十分简单。所以，超声波测距方式受到了应有的重视。然而超声波测距在实际应用也有很多局限性，特别是在特定的工作环境下，如何提高超声波测距精度、减小测量盲区和扩大范围等方面需要深入研究，这对于超声波检测技术的发展具有重要的应用意义。[5]

18世纪时，意大利教士，生物学家斯帕兰扎尼揭示了蝙蝠能在黑暗中飞行自如的奥秘:它是用超声波确定障碍物的位置。

一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验。当

时Galton哨在空气中产生的频率达3 X 100Hz，这是人类首次有效产生的高频声波。

20世纪末，利用超声波进行测试测量逐渐发展起来。超声波测距技术逐渐浮出水面，而且受到越来越多的关注。这些年来，随着超声波技术研究的不断深入，在加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及。