超级大乐透开奖时间

    超声波是频率高于20000赫兹的声波它方向性好穿透能力强易于获得较集中的声能在水中传播距离远可用于测距测速清洗焊接碎石杀菌消毒?#21462;?#22312;医学军事工业农业上有很多的应用超声波因其频?#27663;?#38480;大约等于人的听觉上限而得名

  

超声波是一种非接触式的检测方式它不受光线被测对象颜色等影响在较恶劣的环境中具有较强的适应能力具有成本?#20572;?#20307;积小优化升级方便灵活可靠性高等优点在越来越多场合中较为适用超声波车辆检测器不仅可以完成城市道路高速公路的交通流量速度的检测还能提供车辆排队长?#21462;?#34892;程时间计算等数据

英文.ultrasonic (waves);

supersonic (waves)

 

  
超声波

科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率它的单位是赫兹(Hz)我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz20000Hz当声波的振动频率大于20KHz或小于20Hz时我们便听不见了因此我们把频率高于20000赫兹的声波称为超声波通常用于医学诊断的超声波频率为1兆赫?#21462;?兆赫?#21462;?

理论研究表明在振幅相同的条件下一个物体振动的能量与振动频率成正比超声波在介质中传播时介质质点振动的频率很高因而能量很大.在中国北方干燥的冬季如果把超声波通入水罐中剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴再用小风扇把雾滴吹入室内就可以增加室内空气湿度.这就是超声波加湿器的原理.如咽喉炎气管炎等疾病很难利用血流使药物到达?#30142;?#30340;部位.利用加湿器的原理把药?#20309;?#21270;让病人吸入能够提高疗效.利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎从而减缓病痛达到治愈的目的超声波在医学方面应用非常广?#28023;?#20687;现在的彩超B超碎石例如胆结石肾结石祛眼袋 之类的,还能破坏细菌结构对物?#26041;?#34892;杀菌消?#23613;?

  
超声波

 

2.超声波车辆检测器工作原理

超声波车辆检测器是根据声波的传播?#22836;?#23556;原理通过对发射波?#22836;?#23556;波的时差测量实现位移测量的设备声波在空气中的传播速度为340m/s由此可根据反射波?#22836;?#23556;波的时差计算出反射物与超声波传感器的距离超声波车辆检测器的工作原理是由超声波发生器(探头)发射一束超声波然后接收从车辆或地面的反射波根据反射波返回时间的差别来判断有无车辆通过由于探头与地面的距离是一定的所以探头发出超声波并接收反射波的时间也是固定的当有车辆通过时由于车辆本身的高度使探头接收到反射波的时间缩短就表明有车辆通过或存在

 


3.总体方案设计

3.1 系统结构

    超声波车辆检测器的结构如图2所示主要包括探头部分主机部分和通讯部分

安装在道路车道上方的超声波探头?#36234;?#36890;流进行实时检测并对检测到的数据进行?#27835;?#22788;理得出该车道分车型的流量速度车道占有率?#25237;?#36710;时间等数据这些数据通过RS485总线方式被传送到检测器主机检测器主机得到这些数据后对这些数据进行?#27835;?#22788;理?#30171;?#20648;并利用RS232或RS485接口通过串口服务器实时传回到数据服务器上同时检测器会按用户确定的时间周期将数据存于主机内的FLASH芯片上供日后调用

3.2 探头

检测器的探头主要功能是检测每个车道的交通流量占有率平均车速以及车辆分类并将上述数据通过RS485总线传给主机

检测器探头选用的超声波传感器如图3所示探头垂直安装在车道上方每个探头检测一个车道它通过测量发射和接收超声波的时间差计算出超声波发射和接收所走过的距离可以得出有无车辆以及车辆高度进而根据车辆高度对车辆进行分车?#20572;?#36890;过连续检测有无车辆计算出每个车道的车辆占有率通过测量车辆通过传感器的时间?#25512;?#22343;车辆长度就可以确定车速


在硬件设计结构图中超声波的发送和接收采用超声波收发器LM1812来实现如图4所?#23613;LM1812是一?#20013;?#33021;优良的即能发射又能接收超声波的超声波收发器集成电路LM1812具有保护功能且散热性好可输出1A的峰值电流在水中测距超过30m在空气测距超过6m而发射功率可达12W峰值[1]为了更好的满足?#23548;?#27979;距要求需要添加一级驱动放大电路使探头发射超声波的距离加大 [2][3]

555定时电路产生的调制波输入至LM1812LM1812就会产生所需频率的调制超声波脉冲该脉冲信号功率放大后输入超声波传感器传感器即能产生所需频率的超声波并发射出去当传感器接收到回波后传感器产生回波信号经LM1812滤波放大处理后传送到单片机单片机产生中断即可计算出超声波由发射到接收的时间差

 

主机通过RS485总线接收来自各个探头的数据帧通过相应的处理确定单位时间内每个车道的平均车流量各车型数量统计平均车速平均占有率平均车头时距?#25237;?#36710;时间等将这些参数定时储存至FLASH存储器中同时单片机将统计数据可以通过485总线传?#36879;?#25968;据服务器也可通过串口转以太网模块经过网络传?#36879;?#25968;据服务器

3.3 主机和探头通讯

主机和探头之间信息传递采用轮询方式即?#22909;?#38548;一定周期(1?#31181;?#25110;5?#31181;?向主机?#26469;?#21521;各个探头发出数据请求命令?#22791;?#20010;探头接收到主机发给自己的数据帧时将所检测到的车辆信息传送至主机

4. 设计难点

车辆检测器探头一般安装在车道上方六米左右的横杆上产生超声波传输距离至少需要达到12m同时接收的超声波信号必须稳定可靠如何尽可能提高超声波传输距离是设计中所遇到的主要难题提高超声波探测距离主要通过以下几种方法

1增大换能器驱动功率使驱动换能器的脉冲电压峰峰值更大[3]采用NMOS管和高频脉冲变压器相结合的方法可?#36234;?#23792;峰值从12V提高到600V

2提高能量转换效率使电源提供的能量能够尽可能多的转换为超声波能量其方法就是超声波驱动电路必须达到频率匹配和阻抗匹配频率匹配就是将超声波换能器的静态电容补偿电容和变压器次级线圈电感在换能器的最佳工作频?#27663;?#36798;到谐振阻抗匹配就是根据所选MOS管参数换能器的最小并联电阻来确定脉冲变压器的变压比从而使MOS管的负载线能够穿过MOS管ID-VDS曲线图6所示的截止区与恒流区的交接点这时换能器的输出功?#39318;?#22823;MOS管耗最小

3提高接收灵敏?#21462;?#39537;动超声波换能器为中?#30340;?#25311;信号?#34987;?#33021;器接收到回波后驱动电路产生微弱的中?#30340;?#25311;回波信号由于回波模拟信号非常微弱在电路板上走线尽可能的粗同时信号线不要弯曲否则将造成信号的衰减进而降低接收灵敏?#21462;?nbsp; 

参考文献

超声波的波长比一般声波要短具有较好的方向性而且能透过不透明物质这一特性已被广泛用于超声波探伤测厚测距遥控和超声?#19978;?#25216;术超声?#19978;?#26159;利用超声波呈现不透明物内部形象的技术把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上从试样透出的超声波携带了被照部位的信息如对声波的反射吸收和散射的能力经声透镜汇聚在压电接收器上所得电信号输入放大器利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上上述装置称为超声显微?#24608;?#36229;声?#19978;?#25216;术已在医疗检查方面获得普遍应用在微电子器件制造业中用来对大规模集成电?#26041;?#34892;检查在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界?#21462;?#22768;全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声?#19978;?#25216;术其原理与光波的全息术基本相同只是记?#38469;?#27573;不同而已见全息术用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器它们分别发射两束相干的超声波一束透过被研究的物体后成为物波另一束作为参考波物波和参考波在液面上相干叠?#26377;?#25104;声全息图用激光束照射声全息图利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像通常用摄像机和电视机作实时观察

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