超聲波導盲儀設計原理是什么？超聲波電子導盲手杖的設計資料概述

　　中國是世界上盲人數(shù)量最多的國家。盲人生活在黑暗的世界中，給工作、生活、社交活動帶來了莫大的困難。如何安全行走，是盲人生活中最大的問題。為了解決這一問題，本文模仿蝙蝠的超聲應用能力和原理，在研究現(xiàn)有的電子式超聲波導盲系統(tǒng)的基礎上，應用回聲定位原理，通過發(fā)送超聲波，然后獲得并分析障礙物的回波信息，研制了一套超聲波導盲系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為控制器， 利用超聲測距的原理， 設計了一種超聲波導盲裝置，該裝置可以對盲人前面道路上的障礙物進行距離探測并把障礙物距離信息轉換成聲音或震動提示， 盲人可以根據(jù)提示聲音或震動，達到導盲作用。該系統(tǒng)具有硬件結構簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。

　　利用超聲波來實現(xiàn)定位是蝙蝠等生物作為防御和捕捉獵物的手段，生物體可以發(fā)射出人們不能聽到的超聲波（20KHz以上的聲波），借助空氣或其它介質傳播。通過捕捉障礙物反射回來的時間間隔長短和反射回來的信號強弱來判斷反射物的類型及距離的遠近。

　　超聲學是近年來發(fā)展十分迅速的一門技術，人們采用仿真技能，利用超聲波，已應用在很多方面。超聲技術可分為檢測超聲和功率超聲，作為檢測用的超聲波顯然屬于檢測超聲的范疇。檢測超聲主要是利用超聲的信息載體作用，即通過超聲在媒質中的傳播、吸收、散射、波形轉換等，提取反映媒質本身特性或內部結構的信息，達到檢測媒質性質、物體形狀或幾何尺寸、內部缺陷或結構的目的。利用超聲對目標進行檢測有其獨特的優(yōu)點：超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中，幾乎沿直線傳播;超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離;超聲波對色彩、光照度不敏感，對外界光線和電磁干擾不敏感，可以用于黑暗、有煙霧或灰塵、電磁干擾強等惡劣的環(huán)境中;超聲波傳感器結構簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，易于小型化和集成化。正因為超聲波有著這些獨特的優(yōu)點，在國民經濟和國防中越來越被人們所重視。

　　目前，超聲波已廣泛應用在民用及國防工業(yè)中。例如，用超聲波可以探測海洋潛艇的位置、魚群以及確定海底暗礁等障礙物形狀及位置;利用超聲波傳播的時間確定物體的長度以及超聲波在固體里遇到障礙物的反射來確定物體內部損傷的位置，稱之為無損探傷;利用超聲波測距輔助機器人確定自身位置，從而準確避開障礙物，按照預先規(guī)劃好的行進方向來完成預定任務。另外還有應用于礦井探測、液面探測、物位的測量、汽車報警等領域。

　　超聲波測距主要是利用超聲波在介質中傳播時表現(xiàn)出來良好的性質進行距離測量的，與軍事、大型工業(yè)領域廣泛采用的微波雷達測距、激光測距等技術相比，這種檢測技術難度相對較小，成本比較低廉，不易受環(huán)境的限制，應用起來比較方便、迅速、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能夠達到工業(yè)實用的要求，因此超聲波測距技術得以廣泛的推廣和應用。

　　超聲檢測與超聲測距所用的方法類似。超聲測距的方法有相位檢測法、聲波幅值檢測法和往返時間檢測法等。其中相位檢測法精度高，但是監(jiān)測范圍有限，聲波幅值檢測法易受反射波的影響，采用最多的是往返時間檢測法。往返時間檢測法的基本原理在聲速已知的情況下通過測量發(fā)送信號與接收信號之間的時間差來計算障礙物的距離，原理圖如圖2-4所示。具體的說就是當40KHz的電壓脈沖信號由導線輸入傳感器后，由壓電陶瓷晶片將此電信號轉換成機械振動，這種機械振動通過空氣向外發(fā)送出去，發(fā)送出的超聲信號向空中各方向沿直線傳播，遇到障礙物反射回來。傳感器在接收到反射回來的回波信號后再次將機械振動轉變?yōu)殡妷盒盘柕牟▌?。此時得到的電壓脈沖信號非常的微弱，經過后極的放大電路等的處理后被采集處理。