超声波位移传感器-教学设计

《超声波位移传感器》教学设计

教学过程

师生互动

设计

意图教师活动学生活动

新课引入（5分钟）

师生互动

教师活动学生活动

概念引入：上课之前，老师先为大家演示一个实

验：拿出手机，打一个电话，在通话界面用手靠

近手机会发现手机黑屏了，但任然在通话，这就

避免了打电话的时候误操作，也节省了电量！

老师提问：为什么靠近过一点距离手机会黑屏？

是因为手上的温度还是因为遮挡了某种我们看

不见的东西？

教师讲解：根据现象可以看到，当有物体接近手

机正面的小区域时，手机就会黑屏，远离后又亮

屏。所以决定因素是距离，这就是距离传感器，

也是位移传感器的一种。

【板书】课题：超声波位移传感器

引导学生进行相通的

探究实验，用不同的物

体（温度不同的，透明

度不同的），从不同的

角度和高度接近目标

区域，观察现象。

用

生活中

大家常

见的现

象，提

出问

题，调

动学生

学习的

兴趣，

并积极

思考。

新

课教

学（15分钟）生活中有哪些事物运用了位移传感器呢？老师

为大家准备了几个例子：

能感应自身位移的光电鼠标、能报警的倒车雷达

思考：它们的共同特征在哪里？

引出位移传感器的概念：

位移传感器：是能够感知并且把物体的运动

位移、空间距离大小，如距离、位置、尺寸、速

度等非电学物理量转换成电学量的装置。

让学生了解生活

中有哪些地方用到传

感器，并思考位移传感

器的共同特征，互相交

流，表达自己的观点。

回答：它们可以通过感

知光照、声波、磁场等

物理量测量距离

让

学生了

解传感

器给生

活带来

的积极

影响，

培养学

生发现

问题的

能力，

体现从

生活走

向物理

的理

念。

【板书】位移传感器：

非电学量→电学量

回忆核心理论，传感器的作用：感受非电量并把它转换成电学量。

新课内容一、以

自然现

象为根

据判断

出超声

波的作

用。

（5分

钟）

今天我们学习位移传感器中的一种：超声波位移传感器。

一、带领学生从这种传感器的名称做以分析，得出结

论：超声波位移传感器是利用声波的物理特性进行叫距

离的测量的。

自然界中蝙蝠在黑夜中飞行自如，哪怕是在成群结队的飞行时，没有光线也不会撞到其他的物体。这是为什么？

原因在于：蝙蝠能发出频率在20~100KHZ的超声波，并且利用

超声波“导航”以判断出飞行中的障碍物距离并绕行。

从

生活的

现象入

手，创

设情

境，引

入实

验，激

发学生

探究的

兴趣。

二、声

波的物

理特性

（20分

钟）

声波作为波的一种，是在空气中传播的。奥地利物理学家多普勒

首先发现了声波的多普勒效应，那么它是一种什么现象呢：观看

视频

通过视频联系实际，让学生感受到声波的这种运动特性。

安徽省长丰县下塘实验中学八年级物理全册 3.3 超声与次声教案沪科版

教学目标知识与技能从收集的信息中了解超声的特点，了解超声在现代技术中的应用。从收集的信息中了解次声的一般特点，了解次声的应用和危害性。过程与方法培养学生收集信息，处理信息及信息交流能力。情感态度与价值观培养学生对自然和科学技术的兴趣，热爱科学，勇于探究的科学精神。重点超声和次声的概念，超声的应用。难点收集与整理信息的能力。教学环节教师调控学生活动备注超声 1概念：频率高于20000HZ 的声音 2 特点：⑴频率高，能量大（强穿透力，强破碎能力） ⑵沿直线传播，可反射 3 应用超声雷达（“声纳”）、金属探伤仪、超声处理过种子缩短发芽时间，提高发芽率、超声加工（利用特制的工具，做超声频率振动，通过液体中悬浮磨料加工工件，主要用于加工各种执导阅读教材 P45—信息窗，了解能听到超声与发出超声的动物讲解超声特点让学生归纳生活中超声的应用总结评价补充对于超声的应用，要求学生知道给出应用实例看书、了解能听到超声与发出超声的动物归纳、回答了解超声在各个行业的应用

不导电的硬脆材料，例如：玻璃，石英，陶瓷，宝石等）、化工业使一般情况下不能混和液体（如油和水）混合、探测鱼群、 B超诊断与治疗，医疗设备杀菌消毒、超声洗牙其他：超声空气加湿器、犬笛次声 1 概念：频率低于20HZ 的声音 2 特点：⑴频率低，传播远 ⑵能量很高的次声具有极大破坏力 3 应用： ⑴预报灾害：发生前会辐射次声源 ⑵医疗：人和生物对次声波反应，某些器官也会发生微弱次声源，可了解人体生物器官活动 ⑶军事：核武器 4 危害：使机器设备破裂，飞机解体，建筑物遭到破坏人的平衡器官的功能破指导阅读教材 P45—信息窗，了解能听到次声与发出次声的动物讲解次声特点让学生归纳次声的应用总结评价补充对于次声的应用，要求学生知道给出应用实例学生给出次声危害的事例总结评价补充看书、了解能听到次声与发出次声的动物归纳、回答给出次声危害的事例

传感器教案.

传感器教案. -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

教案

第一章概述—传感器技术基础知识1.1传感器的定义及组成 1.1.1 定义国家标准（GB/T7665-1987）规定：传感器是一种能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。也叫发送器；传送器；变送器；Transducer/Sensor等。对定义的理解：它是测量装置；输入量是某一被测量（物理、化学、生物等）；输出量是某种物理量（气、光、电等），主要是电物理量；输出输入有对应关系，并应有一定的精度 1.1.2 传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成，组成框图如图示。 1.2传感器的分类 1.2.1按工作机理分（1）物理型按构成原理：结构型；物性型电信号非电物理量敏感元件转换元件接口电路辅助电源

结构型：是以结构（如形状、尺寸等）为基础，利用物理学中场的定律构成的，动力场的运动定律、电磁场的电磁定律等。必须依靠精密设计的结构予以保证。如：磁隙型电感传感器、电动式传感器等。物性型：是利用物质定律构成的，利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测量直接转换为电量。虎克定律、欧姆定律等。主要依靠材料本身的效应来感应信息。如：光电管（外光电效应）、压电晶体（正压电效应）、光敏电阻、所有半导体传感器、以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金的性能变化的传感器。按能量转换情况：能量控制型、能量转换型能量控制型：在信息变化过程中，其能量需要外电源供给。如：电阻、电感、电容、基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应、霍尔效应等。能量转换型：主要由能量变换元件构成，它不需要外电源。如：压电效应、热电效应、光电动势效应等。按物理原理电参量式（包括电阻式、电感式、电容式等三个基本形式）、磁电式（包括磁电感应式、霍尔式、磁栅式等）、压电式、光电式（包括一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等）、气电式、热电式、波式（包括超声波式微波式等）、射线式、半导体式、其它原理等。可以是两种以上原理的复合形式。（2）化学型利用电化学反应原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。最常用的是离子选择性电极。核心部分是离子选择性敏感膜。广泛应用于化学分析、化学工业的在线检测

超声波测距课程设计样本

目录前言 1课题设计目及意义----------------------------------------------- 1 1.1设计目----------------------------------------------------- 1 1.2设计意义----------------------------------------------------- 1 1.3课题设计任务和规定------------------------------------------- 1 正文 1 课程方案设计------------------------------------------------- 2 1.1系统整体方案--------------------------------------------------- 2 1.2系统整体方案论证-------------------------------------------- 2 2系统硬件构造设计------------------------------------- 2 2.1 51系列单片机功能特点及测距原理------------------------------ 3 2.1.1 51系列单片机功能特点------------------------------------- 3 2.1.2 单片机实现测距原理 ----------------------------------------- 3 2.2 超声波电路构造------------------------------------------------ 4 2.3 超声波测距系统硬件电路设计---------------------------------- 4 2.4 PCB版图设计---------------------------------------------------- 5 3 系统软件设计----------------------------------------- 6 3.1 超声波测距仪算法设计---------------------------------------- 7 3.2 主程序流程图--------------------------------------------------- 7 3.3单片机某些C语言程序-------------------------------------------- 8 3.4超声波测距某些C语言程序-------------------------------------- 11

八年级物理3.3超声与次声教案沪科版

课题超声与次声课型新授备课人教学目标知识与技能从收集的信息中了解超声的特点，了解超声在现代技术中的应用。从收集的信息中了解次声的一般特点，了解次声的应用和危害性。过程与方法培养学生收集信息，处理信息及信息交流能力。情感态度与价值观培养学生对自然和科学技术的兴趣，热爱科学，勇于探究的科学精神。重点超声和次声的概念，超声的应用。难点收集与整理信息的能力。教学环节教师调控学生活动备注超声 1概念：频率高于20000HZ的声音 2 特点：⑴频率高，能量大（强穿透力，强破碎能力） ⑵沿直线传播，可反射 3 应用超声雷达（“声纳”）、金属探伤仪、超声处理过种子缩短发芽时间，提高发芽率、超声加工（利用特制的工具，做超声频率振动，通过液体中悬浮磨料加工工件，主要用于加工各种执导阅读教材 P45—信息窗，了解能听到超声与发出超声的动物讲解超声特点让学生归纳生活中超声的应用总结评价补充对于超声的应用，要求学生知道给出应用实例看书、了解能听到超声与发出超声的动物归纳、回答了解超声在各个行业的应用

不导电的硬脆材料，例如：玻璃，石英，陶瓷，宝石等）、化工业使一般情况下不能混和液体（如油和水）混合、探测鱼群、B超诊断与治疗，医疗设备杀菌消毒、超声洗牙其他：超声空气加湿器、犬笛次声 1 概念：频率低于20HZ 的声音 2 特点：⑴频率低，传播远 ⑵能量很高的次声具有极大破坏力 3 应用： ⑴预报灾害：发生前会辐射次声源 ⑵医疗：人和生物对次声波反应，某些器官也会发生微弱次声源，可了解人体生物器官活动 ⑶军事：核武器 4 危害：使机器设备破裂，飞机解体，建筑物遭到破坏人的平衡器官的功能破坏，会产生恶心，晕眩，旋转等症状，严重的造成指导阅读教材 P45—信息窗，了解能听到次声与发出次声的动物讲解次声特点让学生归纳次声的应用总结评价补充对于次声的应用，要求学生知道给出应用实例学生给出次声危害的事例总结评价补充看书、了解能听到次声与发出次声的动物归纳、回答给出次声危害的事例

超声波测距器课程设计

《微机原理及应用》课程设计超声波测距器的设计学生姓名郝强学号20110611113 学院名称机电工程学院专业名称机械电子工程指导教师王前 2013年12月27日

摘要随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明。关键词：超声波；传感器；测量距离；控制

目录摘要 (2) 目录 (3) 1.设计目的 (4) 2.总体方案 (4) 3.硬件设计 (5) 3.1 超声波测距器硬件电路设计 (5) 3.2.1单片机芯片的选择 (6) 3.2.2AT89C51定时计数应用电路 (6) 3.3超声波发射电路设计 (6) 3.3.1选择超声波发生器类型 (6) 3.3.2 超声波发射电路设计 (7) 3.4超声波接收电路设计 (8) 3.5超声波显示电路设计 (9) 4.软件设计 (9) 4.1波测距器的算法设计 (10) 4.2系统的主控制程序设计 (11) 4.3发生子程序设计 (12) 4.4接收中断程序设计 (13) 4.5显示程序设计 (14) 4.6距离计算程序 (15) 5.结论 (17) 参考文献 (18)

U-GAGETMT30系列开关量和模拟量输出超声波传感器

P/N 57438 C213001A ? 快速简便的按键编程设定，无需电位器调整 ? 开关量和模拟量输出可以同时或单独使用，可选增量或减量输出? 远程设定输入可保证设定安全和方便 ? 检测距离可选150mm ~ 1000mm 和300mm ~ 2000mm 两种? 宽范围操作温度-20oC ~ +70oC ? 开关量输出可选NPN 和PNP 型，模拟量输出可选0 ~ 10V 或4 ~ 20mA ? LED 指示灯可显示电源上电，信号强度和输出? 可选2m 或9m 电缆式或5芯接插件式? 紧凑的自含式外型 ? 防护等级IEC IP67, NEMA 6P ，适应恶劣的外部环境 * 注：9m 电缆式需在型号后加“W/30”后缀，例如：T30UUNA W/30

U-GAGE T30系列开关量和模拟量输出超声波传感器 U-GAGE T30系统是超声波检测方面一种操作简便、效果理想的超声波传感器。简单的按键设定方式可满足各种应用场合。特别是测量方面如液位检测和不同高度物体的分拣等。每个传感器均有一个模拟量和一个开关量输出端，它们可以设定为具有相同的检测窗口，也可以分别设定为具有不同的检测窗口，每个输出还可设定为以设定点为中心的10mm 宽的检测窗口。检测窗口检测窗口可以通过多种方法设定，下面介绍按键编程步骤，远程设定端的使用方法见第4页。注：当传感器处于编程和工作状态之间时，所有指示灯熄灭，然后根据设定状态，相应指示灯亮。在编程状态时，传感检测窗口为最大范围。模拟量或开关量窗口设定 1. 选择要设定的输出（模拟量或开关量），按住相应按键2 秒以上，直到绿色电源指示灯熄灭，相应的黄色输出指示灯亮，此时传感器进入编程状态。2. 将检测物放置在第一个位置并按一下按键，使传感器记忆第一个位置，此时，黄色输出指示灯闪，表示第一个位置记忆完毕，准备设定第二个位置。 3. 将被测物放置在第二个位置并按一下按键，使传感器记忆第二个位置，此时，黄色输出指示灯熄灭，绿色电源指示灯亮，此时，传感器进入正常工作状态。 4. 重复以上步骤设定另外一路输出（开关量或模拟量）注：在设定第二个位置之前，按住相同按键并保持2 秒以上，将退出编程状态，传感器将工作在上次设定的状态下。使用自动零点特性设定模拟量或开关量输出在某些应用中，需要以设定点为中心的检测窗口。设定时只需要对相同位置设定两次，就可以将传感器设定为以该位置为中心，检测窗口宽度为10mm （±5mm）。注：设定时允许有一定误差，如果两次位置并不相同（但小于10mm）中心将位于两个位置的中间。

沪科初中物理八上《3第3节超声与次声》word教案 (3)

第三节超声与次声教学目标 1．从搜集的信息中了解超声的特点，了解超声在现代技术中的应用。 2．从搜集的信息中了解次声的一般特点和危害性。教学重、难点 1．重点 (1)知道超声、次声的概念。 (2)知道超声的应用。 2．难点培养和提高学生收集信息的能力及对自然和科学技术的兴趣。教具准备课件、多媒体设备、音像资料、图片。教学过程为什么我们能凭听觉发现飞行的蜜蜂而不能发现飞行的蝴蝶？为什么我们有时能看到物体在振动而听不到正在振动的物体所发出的声音？研究发现，声波的频率范围是很宽的，由10-4 Hz到10-12Hz，但是否人都能听到呢？听不到的这些声音是什么呢？我们之所以有时能凭听觉发现飞行的蜜蜂而不能发现飞行的蝴蝶，是因为我们只能听到一定范围内的声音。说明：频率高于20000Hz的声音称为超声。频率低于20Hz的声音称为次声。一、超声师：下面先请大家阅读课本P47—48。题目是：超声的应用。生甲1：蝙蝠用超声导航。师：好样的，掌声鼓励，甲队加20分。板书生乙l：我老爸患肾结石后，医生用超声波击碎结石，排出体外，没有开刀。师：还是超声波先进，乙队加20分。板书生丙l：在眼镜店里，店员用超声波免费为我洗眼镜。师：狼来了，加分。板书生丁l；既然可以重复，我来一个，渔民利用声纳探知海底和捕鱼。师：同学们说，算不算?掌声响起，好，加分。板书生甲2：在医院做心电图。师：这个不是的，不能加分。关于心电图，同学们课后去查阅有关资料便町知道。生乙2：轮船航行在海里用声纳探测前方冰山的距离。师：这个挺不错的，加分。板书生丙2：B超检查身体的器官的病变。师：灵活，加分。板书

超声波位移传感器-教学设计说明

《超声波位移传感器》教学设计

教学过程师生互动设计意图教师活动学生活动新课引入（5分钟）师生互动教师活动学生活动概念引入：上课之前，老师先为大家演示一个实验：拿出手机，打一个，在通话界面用手靠近手机会发现手机黑屏了，但任然在通话，这就避免了打的时候误操作，也节省了电量！老师提问：为什么靠近过一点距离手机会黑屏？是因为手上的温度还是因为遮挡了某种我们看不见的东西？教师讲解：根据现象可以看到，当有物体接近手机正面的小区域时，手机就会黑屏，远离后又亮屏。所以决定因素是距离，这就是距离传感器，也是位移传感器的一种。【板书】课题：超声波位移传感器引导学生进行相通的探究实验，用不同的物体（温度不同的，透明度不同的），从不同的角度和高度接近目标区域，观察现象。用生活家常见的现象，提出问题，调动学生学习的兴趣，并积极思考。新课教学（15分钟）生活中有哪些事物运用了位移传感器呢？老师为大家准备了几个例子：能感应自身位移的光电鼠标、能报警的倒车雷达思考：它们的共同特征在哪里？引出位移传感器的概念：位移传感器：是能够感知并且把物体的运动位移、空间距离大小，如距离、位置、尺寸、速度等非电学物理量转换成电学量的装置。让学生了解生活中有哪些地方用到传感器，并思考位移传感器的共同特征，互相交流，表达自己的观点。回答：它们可以通过感知光照、声波、磁场等物理量测量距离让学生了解传感器给生活带来的积极影响，培养学生发现问题的能力，体现从生活走向物理的理念。

基于超声波传感器的障碍物检测课程设计

《智能仪器仪表设计基础》课程设计报告单位：学生姓名：专业：班级：学号：指导老师：成绩：设计时间：2013 年5月

指导老师提供的设计题目和要求 1、设计题目：基于超声波传感器的障碍物检测电路仿真设计 2、指导老师： 3、设计条件： [1]仿真软件可用Multisim10软件或者saber软件。 [2]超声波传感器详细参数：工作频率：40KHz±1.0KHz 声压值：≥94dB(30cm/10Vrms sine wave) 灵敏度：≥-82dB/v/u bar(0dB=v/pa)；余振：：≤1.2ms； -6dB方向性(度)：60°±10° 电容：2000pf±10%；最大输入电压(Vp-p)：150(40KHz) 使用温度范围：-35℃—+80℃ 储藏温度范围：-40℃—+85℃ 4、设计要求： [1]设计电路包括超声波发射电路、超声波回波接收电路两部分。超声波发射电路包括升压激励模块。超声波回波接收电路包括一级带通滤波电路、二级带通电路、回波二值化电路组成。 [2]当在超声波发射电路输入端输入VPP=5V，Vmin=0V的方波信号时，超声波发射电路输出端能输出VPP=100V~150V，f=40KHZ的一个激励信号。 [3]当在超声波回波接收电路输入端输出VPP=60mV~2V，f=40KHZ的正弦波信号时，超声波回波接收电路输出端能输出电平信号。当在超声波回波接收电路输入端输入低电平信号时，超声波回波接收电路输出端能输出高电平信号。 [4]附加要求：请用虚拟仪器显示各个电路模块输入端信号及输出端信号 5、参考书目 [1]胡向东，刘京诚，余成波等编著，传感器与检测技术机械工业出版社，2009 [2] 张国雄主编测控电路机械工业出版社，第4版

位移传感器(中英对照)

位移传感器又称为线性传感器，它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，位移传感器超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，接通电源后，在开关的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。简介电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。原理计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。信号处理辨向原理在实际应用中，位移具有两个方向，即选定一个方向后，位移有正负之

实验四超声波测距电路的设计--改后

实验三超声波测距电路设计一．实习的性质：综合二．实验目的：通过本实验了解和掌握超声波传感器测量的原理和方法，加深理解超声波传感器的处理电路设计，掌握温度补偿的办法及提高测量精度的方法。三、实验的时间分配：总学时12学时 1、电路设计4学时 2、电路焊接4学时 3、电路调试4学时四、实验地点：东一教811和816实验室五、实验要求： 1、理解超声波测距原理及方法。 2、根据给出的题目，参照附录中给定的题目所需的参考资料，自行设计超声波测距的发射与接收电路，并理解和掌握整体电路的设计思路和电路的工作原理。 3、根据设计的电路图独立完成电路的焊接及调试工作，掌握焊接方法及调试步骤。扩展练习：采用单片机实现超声波测距的原理、方法及接口电路的设计。六、实验原理声波是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波。根据振动频率的不同，可分为次声波、声波、超声波和微波等。 1)次声波：振动频率低于l6Hz的机械波。 2)声波：振动频率在16—20KHz之间的机械波，在这个频率范围内能为人耳所闻。 3)超声波：高于20KHz的机械波。超声波与一般声波比较，它的振动频率高，而且波长短，因而具有束射特性，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，并且具有很高的穿透能力。例如，在钢材中甚至可穿透10米以上。超声波在均匀介质中按直线方向传播，但到达界面或者遇到另一种介质时，也像光波一样产生反射和折射，并且服从几何光学的反射、折射定律。超声波在反射、折射过程中，其能量及波型都将发生变化。超声波在界面上的反射能量与透射能量的变化。取决于两种介质声阻抗特性。和其他声波一样，两介质的声阻抗特性差愈大，则反射波的强度愈大。例如，钢与空气的声阻抗特性相差10万倍，故超声波几乎不通过空气与钢的介面，全部反射。超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减，能量的衰减决定于波的扩散、散射 (或漫射)及吸收。扩散衰减，是超声波随着传播距离的增加，在单位面积内声能的减弱；散射衰减，是由于介质不均匀性产生的能量损失；超声波被介质吸收后，将声能直接转换为热能，这是由于介质的导热性、粘滞性及弹性造成的。

超声波传感器的设计与应用演示教学

超声波传感器的设计与应用

传感器课程设计（2010级）题目：超声波传感器的设计与应用学员姓名：xxx 学号：201003011020 学员姓名：xxx 学号：201003011027 学员姓名：xxx 学号：201003011003 xxx

二〇一三年九月

目录 ...............................................................................................................................................第一章超声波传感器简介........................................................................................ 1.1超声波传感器是什么 (2) 1.2超声波传感器应用前景 (2) 第二章超声波传感器设计 (3) 2.1设计目标描述 (3) 2.2 设计指标 (3) 2.3 传感器结构概述 (4) 2.4 传感器设计原理 (4) 2.4.1 物理部分设计 (4) 2.4.2 电路部分设计 (7) 第三章硬件设计 (8) 3.1 单片机设计 (8) 3.2 传感器设计 (11) 3.3 单片机与传感器连接 (12) 第四章软件设计 (13) 4.1 总体设计思路 (13) 4.2 软件程序 (13) 第五章测试结果与分析 (21) 第六章结论 (22) 参考文献 (24)

第一章超声波传感器的设计 1.1超声波传感器是什么超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 1.2超声波传感器应用前景随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以

传感器课程设计电感式位移传感器

东北石油大学课程设计 2015年7 月 8日

任务书课程传感器课程设计题目电感式位移传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号主要内容：本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。基本要求： 1、能够检测 0~20cm 的位移； 2、电压输出为 1~5V； 3、电流输出为 4~20mA；主要参考资料： [1] 贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90.完成期限—

指导教师专业负责人 2015年 7 月 1 日

摘要测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器

多普勒效应次声波和超声波教案

多普勒效应次声波和超声波教案 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-

第5讲多普勒效应次声波和超声波多普勒效应当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率有了差别，这种现象叫多普勒效应。两者相互接近时，接收到的频率升高；两者相互远离时，接收到的频率降低。在铁路附近人们会听到急驶而来的火车的鸣笛声音调高昂；火车驰去时，鸣笛声音调变得低沉，就是一例。这种现象是在1842年由奥地利物理学家多普勒加以解释的。波源与观察者的相对运动有三种情况：一种是波源静止在媒质中，观察者相对于媒质运动；第二种是观察着静止于媒质中，波源相对于媒质运动；第三种情况是波源与观察者都相对于媒质运动观测者接收到的频率可用下式求出：。式中是媒质中的波速，v是观察者相对于媒质的速度（当观察者也向波源运动时，v取正值；当观察者远离波源运动时，v取负值。），u是波源相对于媒质的速度（当波源向观察者运动时，u取正值；当波源远离观察者运动时，u取负值。教师在线例1．一列正在鸣笛的火车，高速通过某火车站站台的过程中，该火车站站台中部的工作人员听到笛声的频率（） A、变大 B、变小 C、先变大后变小 D、先变小后变大例2．交通警察静立于公路旁，手中的测速仪发出频率为f0=2500Hz的声波，一辆汽车以72km/h的速度迎面驶来，试求测速仪所接收到的反射波的频率。同步训练 1．我们骑自行车在公路旁向东走，一辆警车一边发出警报声，一边飞速地从东迎面驶来又飞速向西离去，这一过程中，我们听到的警报声的变化将是（）A．音调先高后低 B．音调先低后高 C．音调没有明显变化 D．频率先高后低2．如图10－48表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰

小学六年级《信息技术》 10《扫地机器人》教学设计

第10课扫地机器人一、教材分析基于传感器的教育机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容，本课就从生活出发，将清洁机器人作为教学内容进行设计，综合应用传感器和舵机完成能实现避障和清扫操作的清洁机器人。教学内容主要分为任务分析、模块搭建和程序编写与运行，教师在教学时可以先让学生观察清扫机器人，引导学生分析清扫机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂中。二、学情分析根据皮亚杰的认知发展规律可知，本课的学习对象六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能通过任务的铺垫分析清洁机器人的工作任务。学生在本课之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，搭建实现清洁机器人的脚本在学生的实践能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，对学生的操作能力又提高了要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。三、教学目标与要求理解“如果那么否则”语句的含义，学会拼搭清洁机器人，理解超声波测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析清洁机器人的任务，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过清洁机器人，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态度，实现技术发展的愿望。四、教学重点与难点

1. 重点：理解“如果那么否则”语句。 2. 难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。五、教学方法与手段本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中围绕任务分解任务，在小组讨论的过程中迁移运用已有知识，不断优化各分解任务，最终整合实现清洁机器人的任务效果。六、课时安排安排1课时。七、教学准备教学课件、教师用演示文稿和学生用演示文稿。八、教学过程（一）情境导入教师：同学们，今天老师到家看到了这样的场景！（出示图片）怎么办？工作一天已经很累了，我想休息一下，能有个机器人帮帮我吗？学生提出机器人来清洁。教师：对呀！有清洁机器人，商场里看到过很多呢！其实清洁机器人我们也能自己做，今天跟着老师一起来做一做清洁机器人！（板书：清洁机器人）【设计意图】通过提出生活实践中的问题，学生初步形成解决问题的意识，并揭示主题“清洁机器人”的搭建。（二）实践探究 1. 项目分析

超声波测距课程设计.docx

附录 20 目录 .、八、- 刖言 1课题设计目的及意义 ---------------------------- 1 1.1设计的目的 ------------------------------------- 1 1.2设计的意义 ------------------------------------- 1 1.3课题设计的任务和要求正文 1课程的方案设计 ------------------------------- 2 1.1系统整体方案 ----------------------------------- 2 1.2系统整体方案的论证 ------------------------------- 2 2 系统的硬件结构设计 ----------------------------- 2 2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理 ----------------------- 3 2.1.1 51 系列单片机的功能特点 -------------------------- 3 2.1.2单片机实现测距原理 ----------------------------- 3 2.2超声波电路结构 ---------------------------------- 4 2.3超声波测距系统的硬件电路设计 ------------------------- 4 2.4 PCB 版图设计 ---------------------------------- 5 3系统软件的设计 ---------- 3.1超声波测距仪的算法设计- 3.2主程序流程图 -------------- 3.3单片机部分C 语言程序 ----- 3.4超声波测距部分C 语言程序 4实物制作 ---------------------------------- 17 4.1电路板焊接及连线图 ------------------------------- 17 4.2实物调试效果图 ---------------------------------- 18 4.3焊接电路板时所遇问题 ------------------------------ 19 --- 6 -——7 7 -----8 ——11

沪科版物理八年级全一册3.3超声与次声教案

第三章声的世界第3节超声与次声学习目标： 1.知识技能知道超声波、次声波的特点，了解超声在现代技术中的应用，了解次声的一般特点和危害性。 2.过程与方法通过学生自学课查找资料，整理资料，培养学生收集信息的能力。 3.情感、态度、价值观通过对动物对超声利用的媒体讲述，激发学生对从自然现象中获得知识的兴趣，以及在现在社会中运动的事例，培养对新技术应用的兴趣。重、难点:超声、次声的概念，及它们的应用。教案准备：多媒体资料课时安排：1课时一. 教学过程（一）新课引入：号对着玻璃杯吹，杯子碎了，说明什么呢？生：声音具有能量声音是由物体振动产生的，是不是所有由振动产生的声音我们人耳都能听见呢？学生猜想。下面我们看自然界中这两个场景：苍蝇飞行的每秒振翅147～200次，蝴蝶飞行时每秒振翅5～6 次，为什么你凭听觉能发觉飞行中的苍蝇，却不能凭听觉发觉飞行中的蝴蝶？生：思考回答。

要想弄清以上问题，下面请进入本节的学习。（二）新课学习自学指导（一）下面大家带着这个问题，看完P47面第一段，弄明白以下几个问题：人耳的听范围？超声？次声？（找到并掌握，2min完成）生：1. 人耳能听到的声波其频率范围大致在20Hz-20000Hz之间． 2.超声：频率高于20000Hz的声波．不能引起人类听觉器官的感觉． 3.次声：频率低于20Hz的声波．不能引起人类听觉器官的感觉．回答上面的问题：生：大多数人能听到的声音的频率范围大约是20～20000次／秒，苍蝇飞行时的每秒振翅次数在听觉范围内，而蝴蝶的每秒振翅次数小于最低限20次／秒，所以能发觉苍蝇的飞行而不能发觉蝴蝶的飞行．思考：大家了解什么是的声波是超声，你知道有哪些动物也会利用超声呢？生：思考回答下请同学看媒体回答：蝙蝠是怎样探测目标的？看媒体回答。生：蝙蝠是通过发出超声波，然后接收回声来导航的。问题：哪么谁能举一些我们人类运用超声的事例呢？生：思考回答。要想弄清楚我们人类究竟是怎样利用超声的我们再来完成自学指导（二）自学P48“超声”部分后，整理以下知识：(3min) 1. 超声的特点：频率，传播时______好,穿透力______、 “破碎”能力___ 。 2. 超声的应用：广泛应用于、和等方面。下面请同学观看以下媒体，思考媒体所表达内容它们都利用了超声波的什么特点？生：声纳――沿直线传播超声金属控伤仪――穿透能力强 B超――穿透能力强超声波洗牙――有很强的“破碎”能力超声波加湿器――超声具有能量（学生反复说）超声波在我们日常生活中还有其它运用，看媒体。

有趣的超声波传感器教学设计--郝劲峰

综合实践研究性学习开展创新性活动品位创新的快乐《有趣的超声波传感器》北京市丰台区丰台第五小学郝劲峰

一、指导思想与理论依据（一）指导思想综合实践的总目标是密切学生与生活的联系,推进学生对自然、社会和自我之内在联系的整体认识与体验，发展学生的创新能力、实践能力以及良好的个性品质。（二）理论依据 1. 坚持学生的自主选择和主动参与,发展学生的创新精神和实践能力综合实践活动的实施要以学生的直接经验或体验为基础，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位,充分发挥学生的主动性和积极性,鼓励学生自主选择活动主题,积极开展活动,在活动中发展创新精神和实践能力。 2. 面向学生完整的生活领域,为学生提供开放的个性发展空间综合实践活动的实施是面向学生完整的生活领域，引领学生走向现实的社会生活，促进学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。 3. 注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革综合实践活动的实施强调学生乐于探究、勤于动手和勇于实践，注重学生在实践性学习活动过程中的体验和感受，要求学生超越单一的接受学习，亲身经历实践过程，体验实践活动，实现学习方式的变革。二、教材分析 1.教学内容：《有趣的超声波传感器》是我校自主开发的机器人校本课程中的四年级部分。本课共分为两课时，第一课时，学生学习认识超声波的概念，理解超声波传感器测距的原理，并能够使用超声波进行实际距离的测量。本节课重点在与超声波在程序中的应用，通过超声波等待模块的使用来实现自动停车，机器人避障的效果，让学生感受程序与传感器共用所带来的神奇与乐趣。 2.知识背景：（1）声波：发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。根据震动频率及人耳朵能够听到的范围分为次声波（震动频率20赫兹一下），声波（震动频率在20-20000赫兹之间），超声波（震动频率在20000赫兹以上）（2）超声波：声音的震动频率在20000赫兹以上，超出人耳朵能够听到的范围的声波。超声波具有良好的指向性、传导性。（3）超声波传感器：将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。，多用于测距、医疗检查、金属探伤、雷达等设计，为人们的工作和生活提供了方便。作为教师，选择的活动载体，一定要既具有普遍性，同时又能够突显出教育目标。在活动过程中，学生的主要精力应放在对方法的掌握和运用上，尽量避免过难的知识对主要教学目标的达成产生较大的干扰和阻碍。本次活动方案选择“超声波”作为活动的载体，有两层含义：从生活中看，超声波是声音的一种，源于学生的生活；从科学上看超声波又具有很多有神奇的特性，激发学生对科学的兴趣和求知欲。

超声波避障小车设计

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文）设计题目：超声波避障小车院系：电气工程及自动化班级： 1 21 设计者：张佳炜学号： 11 0316 指导教师：周庆东设计时间： .09.14- .09.25 哈尔滨工业大学

课程设计考核表题目：超声波避障小车学生姓名：张佳炜班级： 1 21 学号： 11 0316 实验部分考核总结报告评分总成绩：指导教师签字：

哈尔滨工业大学课程设计任务书

开题报告 1立项依据 1.1立项目的（1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。（2）深入学习单片机原理及其应用，提高程序的编写能力。（3）掌握单片机系统外围电路的设计，了解超声波传感器的工作原理。（4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义汽车作为人们不可缺少的交通工具，给人类带来了极大的便利，但随着汽车的量越来越多，交通事故也越来越多。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。我们必须加强对汽车安全性能的考虑。随着电子技术、信息技术、网络技术的发展，智能汽车概念应运而生，将电子信息网络和汽车接合起来实现汽车的智能化，是传统汽车产业的机遇也是的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。超声波具有穿透力强、方向性好、操作简单、方便、快速和安全等的特点，在很多领域有着广泛的应用前景。超声波作为智能车避障的传感信号，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。作为一个发展大

位移传感器的发展现状.doc

《材料工程检测技术》课程作业（二）：位移传感器的发展现状概述课程：任课老师：学院（系）：专业：学生姓名：学号：

1 位移传感器位移是指物体位置对参考点产生的偏移量,是指物体相对于某参考坐标系一点的距离的变化量,它是描述物体空间位置变化的物理量。位移传感器又称为线性传感器,是将位移转换成电量的传感器。位移传感器的发展经历了两个阶段,经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。 2 位移传感器的分类 2.1 电位器式电位器位移传感器分为绕线电位器和非绕线电位器2种：绕线电位器一般由电阻丝烧制在绝缘骨架上,由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动,输出与位移成正比的电阻或电压的变化；常见的非线绕式电位器位移传感器是在绝缘基片上制成各种薄膜元件,如合成膜式、金属膜式、导电塑料和导电玻璃釉电位器等。 2.2 电阻应变式传感器是由弹性敏感元件和电阻应变片构成,当测量杆随试件产生位移时,弹性敏感元件在感受到测量杆变化而产生变形,其表面产生的应变与测量杆的位移成线性关系。这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点,其位移测量范围较小,通常在0.1um-0.1mm之间,测量精度小于2% ,线性度为0.1%一0.5%。 2.3 电容式电容传感器通过位移来改变电容两个极板之间的距离,即将位移量转换成电容变化量进行测量的。它具有功率小、阻抗高、动态特性好、可进行非接触测量等优点；但是电容传感器存在寄生电容和分布电容,会影响测量精度,且常用的变隙式电容传感器存在测量量程小,存在非线性误差等缺点。一般使用极距变化型电容式位移传感器和面积变化型电容式位移传感器。 2.4 电感式电感式传感器利用电磁感应将被测位移转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。