Reka bentuk meter jarak ultrasonik dan analisis aplikasi
1. Prinsip reka bentuk
Pencari jarak ultrasonik mengukur berdasarkan ciri-ciri gelombang ultrasonik yang dipantulkan semula apabila menghadapi halangan. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu dan memulakan pemasaan pada masa yang sama. Gelombang ultrasonik merambat di udara dan kembali serta-merta apabila menghadapi halangan dalam perjalanan. Apabila penerima ultrasonik menerima gelombang yang dipantulkan, ia serta-merta mengganggu dan menghentikan pemasaan. Dengan terus mengesan gema yang dipantulkan oleh halangan selepas gelombang yang dihasilkan dipancarkan, perbezaan masa T antara menghantar gelombang ultrasonik dan menerima gema diukur, dan kemudian jarak L dikira. Formula julat asas ialah: L=(△t/2)*C
Di mana L--jarak yang hendak diukur
T--Selang masa antara gelombang yang dipancarkan dan gelombang yang dipantulkan
C--Kelajuan bunyi gelombang ultrasonik di udara, yang diambil sebagai 340m/s pada suhu bilik.
Selepas kelajuan bunyi ditentukan, L boleh diperolehi dengan mengukur masa pergi balik gelombang ultrasonik.
2. Matlamat reka bentuk pencari julat ultrasonik
Mengukur jarak: dalam julat 5 meter; jarak antara dua titik boleh dipaparkan dengan betul melalui LED; ralatnya kurang daripada 5%.
3. Pengukuran dan analisis data
Pengukuran dan analisis data
Disebabkan oleh had kerja pengukuran sebenar, enam jarak 30cm, 50cm, 70cm, 80cm, 90cm, dan 100cm di bawah satu meter akhirnya dipilih untuk pengukuran. Setiap jarak diukur tujuh kali berturut-turut untuk mendapatkan data ukuran (suhu: 29 darjah ), seperti yang ditunjukkan dalam jadual. Dapat dilihat daripada data dalam jadual bahawa nilai yang diukur secara amnya adalah beberapa sentimeter lebih besar daripada nilai sebenar, tetapi ketepatan pengukuran berterusan masih agak tinggi.
Keluarkan nilai maksimum dan nilai minimum daripada setiap set data yang diukur, dan kemudian cari nilai purata, yang digunakan sebagai data pengukuran akhir, dan akhirnya menjalankan analisis perbandingan. Memproses data dengan cara ini juga mempunyai tahap saintifik dan rasional tertentu. Berdasarkan data dalam jadual, walaupun gelombang ultrasonik diberi pampasan suhu, ralat relatifnya agak besar dalam pengukuran pada jarak yang agak dekat. Khusus untuk ukuran jarak 30cm dan 50cm, ralat relatif masing-masing mencapai 5% dan 4.8%. Walau bagaimanapun, jika dilihat dari semua hasil pengukuran, ralat reka bentuk ini agak kecil dan agak stabil. Kawasan buta reka bentuk ini adalah kira-kira 22.6cm, yang pada asasnya memenuhi keperluan reka bentuk.
Analisis Ralat
Ralat julat terutamanya datang dari aspek berikut:
(1) Terdapat sudut tertentu antara probe pemancar dan penerima ultrasonik dan titik yang diukur, yang secara langsung mempengaruhi nilai jarak yang diukur; (2) Keamatan gema ultrasonik secara langsung berkaitan dengan jarak yang akan diukur, jadi semasa pengukuran sebenar, Ia tidak semestinya dicetuskan oleh titik lintasan sifar gema pertama; (3) Oleh kerana alat asas, jarak yang diukur sebenar juga mempunyai ralat. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi ralat pengukuran, termasuk gangguan persekitaran di tapak, kekerapan nadi asas masa, dsb.
