用LM92温度传感器补偿的高精度超声波测距magicchip发表于200849162100摘要本文利用温度传感器进行温度的测量，通过测量当前的温度对超声波传播速度进行补偿得到一个稳定、精确的超声波测距系统，阐述了设计原理和具体实现的方法。关键词测距；超声波；温度传感器超声波测距原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：LC×T式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差T为发射到接收时间数值的一半。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，是作为液体高度测量的理想手段。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，我们设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。超声波测距误差分析根据超声波测距公式LC×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。时间误差当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C344ms20℃室温，忽略声速的传播误差。测距误差s△t0001344≈0000002907s即2907ms。在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系，如表1所示。已知超声波速度与温度的关系如下：式中：r气体定压热容与定容热容的比值，对空气为140，R气体普适常量，8314kgmol1K1，M气体分子量，空气为288×103kgmol1，T绝对温度，273KT℃。近似公式为：CC00607×T℃式中：C0为零度时的声波速度332ms；T为实际温度℃。对于超声波测距精度要求r