第一篇：超聲波 自己總結的

硬件設計：

①發射端：反射器74ls04，超聲波發射換能器；

單片機一個I/O口輸出40KHZ的方波信號，一路經一級反射器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經兩級反射器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波加到超聲波換能器的兩端，這樣可以提高超聲波的發射強度，輸出端采用兩個反射器并聯，這樣可以提高驅動能力。上拉電阻一方面可以提高反射器輸出高電平的驅動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。

②接收端：CX20106A

電路采用集成電路CX20106A，這一款紅外線檢波接收的專用芯片，當 CX20106A 接收到40KHz的信號時，會在第7腳產生一個低電平下降脈沖，單片機外部中斷接到這個信號并采取相應動作，使測距結果在1602液晶上顯示出來。

③用到的中斷：

外部中斷0：用來接收CX20106A的7腳產生的低電平，采取相應的動作；

定時器中斷0：用來計算超聲波發射與接收的時間差；

定時器中斷1：用來產生一個40KHZ的方波；

④液晶方面的設置：

有清屏，輸入方式設置，顯示開關控制，移位，功能設置，不同RAM的地址設置等功能，可以利用RS和RW來選擇顯示功能。（見參考資料）

⑤編程時需注意：

要采用軟件延時的方法，可以避開這個問題而實現測距的功能。在發射時，發射一段超聲波后，在程序上可以等待這段超聲波發出后，再開啟單片機的外部中斷，這樣只有當這段超聲波返回給接收傳感器時，才有中斷信號。便能夠準確的測出與被測物體的距離了。

第二篇：超聲波測距總結

超聲波測距

超聲波傳感器用于超聲控制元件，它分為發射器和接收器。發射器將電磁振蕩轉換為超聲波向空氣發射，接收器將接受的超聲波進行聲電轉換變為電脈沖信號。實質上是一種可逆的換能器，即將電振蕩的能量轉換為機械振蕩，形成超聲波；或者有超聲波能量轉換為電振蕩。常用的傳感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T和UCM-40R系列等；其中T代表發射傳感器，R代表接收傳感器，40為中心頻率40KHZ。

超聲波的傳播速度

縱波、橫波及表面波的傳播速度取決于介質的彈性常數以及介質的密度。

1.液體中的縱波聲速：

C1=

k/?

2.氣體中的縱波聲速：

C2=

P·?/?

式中：K——體積彈性模量

?——熱熔比

P——靜態壓力

?——密度

注：氣體中聲速主要受溫度影響，液體中聲速主要受密度影響，固體中聲速主要受彈性模量影響；一般超聲波在固體中傳播速度最快，液體次之，氣體中傳播速度最慢。超聲波測距原理

通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離S ,即: S = v·△t /2

這就是所謂的時間差測距法 或：

由于超聲波也是一種聲波, 其聲速C與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大, 則可認為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 米/秒,但其傳播速度V 易受空氣中溫度、濕度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1 ℃, 聲速增加約0.6 米/ 秒。如果測距精度要求很高, 則應通過溫度補償的方法加以校正（本系統正是采用了溫度補償的方法）。已知現場環境溫度T 時, 超聲波傳播速度V 的計算公式為：

V = 331.45 + 0.607T

聲速確定后, 只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距儀的機理。

超聲波發生器可以分為兩類：

1、使用電氣方式產生超聲波；

2、用機械方式產生超聲波。電氣方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各有不同，因而用途也各有不同。目前較為常用的是壓電式超聲波發生器，其又可分為兩類：（1）順壓電效應：某些電介物質，在沿一定方向上受到外力作用而變形時，內部會產生極化現象，同時在其表面上會產生電荷；當外力去掉后，又從新回到不帶電的狀態，這種將機械能轉換為電能的現象稱順壓電效應（超聲波接收器的工作原理）。（2）逆壓電效應：在電介質的極化方向上施加電場，會產生機械變形，當去掉外加電場時，電介質的變形隨之消失，這種將電能轉化為機械能的現象稱逆壓電效應（超聲波發射器的工作原理）。

系統框圖

超聲波發射電路 方案一

利用555定時器構成多謝振蕩器產生40KHz的超聲波。如下圖為555定時器構成的多謝振蕩器，復位端4由單片機的P0.4口控制，當單片機給低電平時，電路停振；當單片機給高電平時電路起振。接通電源后，電容C2來不及充電，6腳電壓Uc=0，則U1=1,555芯片內部的三極管VT處于截止狀態。這時Vcc經過R3和R2向C2充電，當充至Uc=2/3Vcc時，輸出翻轉U1=0，VT導通；這時電容C2經R2和VT放電，當降至Uc=1/3Vcc時，輸出翻轉U1=1.C2放電終止、又從新開始充電，周而復始，形成振蕩。其振蕩周期t1和放電時間t2有關，振蕩周期為:

T=t1+t2?0.7(R3+2R2)C2

f=1/T=1/(t1+t2)?1.43/(R3+2R2)C2=40KHz 有上面公式可知，555多諧振蕩器的振蕩頻率由R2，R3，C2來確定。所以在電路設計時，先確定C2,R2的取值，即C2=3300pf,R2=2.7K?。再將R2和C2的值代入上式中可得：

R3=1.43/C2·f-2R2 為了方面在實驗中使用555芯片的3腳輸出40KHz的方波，在這里將其用10K的電位器代替。

為了增大U1的輸出功率，將555芯片的8腳接+12v的電壓，同時將其復位端4腳接高電平，使用示波器觀察555芯片3腳的輸出波形，通過調節電位器R3的阻值，使其輸出波形的頻率為40KHz。

方案二

該超聲波發射電路，由F1至F3三門振蕩器在F3的輸出為40KHz方波，工作頻率主要由C1、R1和RP決定，用RP可調電阻來調節頻率。F3的輸出激勵換能器T40-16的一端和反相器F4輸出激勵換能器T40-16（反饋耦合元件）的另一端，因此，加入F4使激勵電壓提高了一倍。電容C2、C3平衡F3和F4的輸出使波形穩定。電路中的反相器用CC4069六反相器中的四個反相器剩余兩個不用（輸入端應接地）。電源用9V疊層電池；測量F3輸出頻率應為40KHz,否則應調節RP，發射波信號大于8m。

方案三

該超聲波發射電路由VT1、VT2組成正反饋振蕩器。電路的振蕩頻率決定于反饋元件的T40-16，其諧振頻率為40KHz；頻率穩定性好，不需做任何調整，并由T40-16作為換能器發出40KHz的超聲波信號；電感L1與電容C2調諧在40KHz起作諧振作用。本電路電壓較寬（3v至12v），且頻率不變。電感采用固定式，電感量5.1mH，整工作電流約25mA，發射超聲波信號大于8m。

方案四

該發射電路主要有四與非門電路CC4011完成諧振及驅動電路功能，通過超聲波換能器T40-16輻射出超聲波去控制接收器。其中門YF1和門YF2組成可控振蕩器，當S按下時，振蕩器起振，調整RP改變振蕩器頻率為40KHz；振蕩信號分別控制由YF3、YF4組成的差相驅動器工作，當YF3輸出高電平時，YF4輸出低電平，當YF3輸出低電時，YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發出40KHz超聲波。電路中YF1至YF4采用高速CMOS電路74HCOO四與門電路，該電路特點是輸出驅動電流大（大于15mA），效率高等；電路工作電壓9V，工作電流大于35mA，發射超聲信號大于10m。

方案五

本電路采用LM386對輸出信號進行功率放大，LM386多用于音頻放大，而在本電路中用于超聲波發射。如圖所示，LM386第1腳和第8腳之間串接的E1和R1，使電路獲得較大的增益；TO為單片機輸入口的脈沖信號，經功率放大后由5腳輸出，驅動探頭發射超聲波。

超聲波接收器模塊 方案一

超聲波接收傳感器通過壓電轉換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉換為電信號，由于該信號幅度較小（幾到幾十毫伏），因此須有低噪聲放大、40kHz帶通濾波電路將回波信號放大到一定幅度，使得干擾成分較小，其電路如下所示。在此電路中，為了防止在超聲波接收器上始終加有一直流信號讓其工作導致傳感器的壽命縮短，從而加上一隔直電容C4,從而C4和R5構成濾波電路。

在電路中，放大部分采用的是高速型運放TL084。綜合考慮了反相放大器、同相放大器和測量放大器的優缺點后，最終選擇了同相放大電路。因為同相放大器的理想輸入阻抗為無窮大，理想輸出阻抗為零，其帶負載能力較強等因素。在此電路中，根據同相放大器的閉環增益公式：Af=1+Rf/Rr 由于接收到的信號幅度為幾到幾十毫伏，所以需要將其放大400多倍使得其接收到的40KHz信號不會被干擾信號給掩蓋。為了防止引起運算放大器的自激振蕩，在第一級的放大電路中，R7取值為470 K?,R8取值為10K?，其增益放大： Af1=1+R7/R8=48 在第二級放大電路中，R11的取值為100K?，R12的取值為10K?，其放大增益： Af2=1+R11/R12=11 兩級增益為：Af=Af1·Af2=528 同相放大器的平衡電阻R6和R10的取值均為10K?。平衡電阻公式為：

Rp=Rf/(Rf+Rr)C5和R9構成了一階濾波電路。

方案二

該電路主要有集成電路CX20106A和超聲波換能器TCT40-10SI構成。利用CX20106A做接收電路載波頻率為38KHz；通過適當的改變C7的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。

工作原理：當超聲波接收探頭接收到超聲波信號時，壓迫壓電晶體做振動，將機械能轉化成電信號，由紅外線檢波接收集成芯片CX20106A接收到電信號后，對所接信號進行識別，若頻率在38KHz至40KHz左右，則輸出為低電平，否則輸出為高電平。

方案三

雙穩式超聲波接收電路

電路中，由VT5、VT6及相關輔助元件構成雙穩態電路，當VT4每導通一次（發射機工作一次），觸發信號C7、C8向雙穩電路送進一個觸發脈沖，VT5、VT6狀態翻轉一次，當VT6從截止狀態轉變成導通狀態時，VT5截止，VT7導通，繼電器K吸合???調試時，在a點與+6V（電源）之間用導快速短路一下后松開，繼電器應吸合(或釋放)，再短路一下松開，繼電器應釋放（或吸合），如果繼電器無反應，請檢查雙穩電路元件焊接質量和元件 參數。

方案四

單穩式超聲波接收電路

本電路超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ，經R40-16選頻后，將40kHZ的有用信號（發射機信號）送入VT1至VT3組成的高通放大器放大，經C5、VD1檢出直流分量，控制VT4和VT5組成的電子開關帶動繼電器K工作。由于該電路僅作單路信號放大，當發射機每發射一次超聲波信號時接收機的繼電器吸合一次（吸合時間同發射機發射信號時間相同），無記憶保持功能。可用作無線遙控攝像機快門控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。電路中VT1β≥200，VT2≥150，其他元件自定。本電路不需要調試即可工作。如果靈敏度和抗干擾不夠，可檢查三極管的β值與電容C4的容量是否偏差太大。經檢測，配合相應的發射機，遙控距離可達8m以上，在室內因墻壁反射，故沒有方向性。電路工作電壓3V，靜態電流小于10mA。

方案五

在本接收電路中，結型場效應VT1構成高速入阻抗放大器，能夠很快地與超聲波接收器件B相匹配，可獲得較高接收靈敏度及選頻特性。VT1采用自給偏壓方式，改變R3的阻值即可改變VT1的工作點，超聲波接收器件B將接收到的超聲波轉換為相應的電信號，經VT1和VT2兩極放大后，再經VD1和VD2進行半波整流為直流信號，由C3積分后作用于VT3的基極，使VT3由截止變為導通，其集電極輸出負脈沖，觸發器JK觸發D，使其翻轉。JK觸發器Q端的電平直接驅動繼電器K，使K吸合或釋放；由繼電器K的觸點控制電路的開關。

盲區形成的原因及處理

1、探頭的余震及方向角。發射頭工作完后還會繼續震一會，這是物理效應，也就是余震。余震波會通過殼體和周圍的空氣，直接到達接收頭、干擾了檢測；通常的測距設計里，發射頭和接收頭的距離很近，在這么短的距離里超聲波的檢測角度是很大的，可達180度。

2、殼體的余震。就像敲鐘一樣，能量仍來自發射頭。發射結束后，殼體的余震會直接傳導到接收頭，這個時間很短，但已形成了干擾。（注：不同的環境、溫度對殼體的硬度和外形會有所變化，導致余震時間會略有改變）

3、電路串擾。超聲波發射時的瞬間電流很大，瞬間這么大的電流會對電源有一定影響，并干擾接收電路。通常這三種情況情況在每次超聲波發射時都會出現，即超聲波在發射的時候,是一個高壓脈沖,并且脈沖結束后,換能器會有一個比較長時間的余震,這些信號根據不同的換能器時間會有不同,從幾百個uS到幾個mS都有可能,因此在這個時間段內,聲波的回波信號是沒有辦法跟發射信號區分的.因此,被測物體在這個范圍內,回波和發射波區分不開,也就無法測距,從而形成了盲區.。

在硬件方面通常將超聲波轉換器之間的距離適當增大來減少盲區的范圍；如果發射探頭和接收探頭分開，收發不互相影響，必須要求發射電路和接收電路的地線隔離很好，發射信號不會通過地線串擾過去，否則也是不能減小盲區的。

在軟件中的處理方法就是，當發射頭發出脈沖后，記時器同時開始記時。我們在記時器開始記時一段時間后再開啟檢測回波信號，以避免余波信號的干擾。等待的時間可以為1ms左右。更精確的等待時間可以減小最小測量盲區。（注：超聲波探頭方向角越小、發射頭和接收頭位置越遠，盲區就越小，測量距離也就越小）

第三篇：超聲波個人總結

超聲波總結

自2005年從事超聲波檢測工作以來，我認為超聲波檢測的難點主要在于：焊接質量受人的因素和環境的影響很大，超聲波檢測時有未焊透、未熔合、裂紋、氣孔和夾渣等焊接缺陷產生的回波，也可能有焊縫內成型（內凹或內凸）和錯邊產生的回波。有些回波信號在探傷儀示波屏上出現的位置相同或相近，有的形態又很相似，給檢測工作識別帶來了難度，有可能造成誤判、漏判。超聲波檢測前應對有關被檢測工件的情況（如：焊接工藝、坡口形式、鈍邊高度、鈍邊間隙等）進行了解。分析缺陷產生的可能性及其產生在焊縫中的部位，正確判斷反射回波；可以防止焊縫中缺陷的漏檢、誤檢，同時結合探頭的掃查方式觀察缺陷的動態回波變化特點。

超聲波探傷對缺陷的判斷，主要是依賴于對示波屏上顯示的反射回波的鑒別。當認定某一回波是缺陷反射波后，在不同的方向上對該缺陷進行探測，根據缺陷波形狀和高度的變化，結合缺陷的位置和焊接工藝，才能對缺陷性質大小進行綜合判斷。而實際探傷過程當中示波屏上往往有大量回波信號，所以第一步從大量反射回波中找出真正的缺陷波是至關中要的。

然而在實際超聲波探傷工作中，示波屏上除了這些缺陷信號外還同時存在著許多其它非缺陷回波信號，也就是偽缺陷波。通常探傷中所占比例要大大高于真實缺陷比例。這些偽缺陷波的存在一方面容易造成探傷者的誤判，造成不必要的人力、財力浪費延誤工期；另一方面，它們也同時影響檢驗精度，容易造成漏檢影響了檢驗質量，為

將來安全運行埋下隱患，所以必須把示波屏上的缺陷信號和其它非缺陷回波信號區分開來。實際探傷中，我認為一般是由探傷儀器、探頭雜波、工件輪廓回波、耦合劑反射波以及其它一些波等引起的非缺陷回波信號。仔細正確的識別缺陷信號和其它非缺陷回波信號對今后超聲波檢測工作會有很大幫助。

以上是我從業以來對超聲波檢測工作的一點心得體會，工作中發現自己的專業知識和理解能力還需要繼續加強。在今后的工作中，我會加強學習專業知識，對新型鋼超聲波檢測及新標準繼續學習。

崔海峰

2011年09月12日

第四篇：關于超聲波的總結

關于超聲波測距的總結

1、TLV2324放大器不能放大40KHZ的信號。

2、AD623雖然能放大40KHZ的信號，但是很容易受到超聲波傳感器的干擾，不能放大。

3、LM567速度跟不上，無法鎖定200us的信號。

4、超聲波傳感器接收到的信號中有周期為ns級的雜波信號。

5、用非門CD4096（用74系列的不行）構成的放大器，經過實驗驗證R1對放大倍數無影響，放大倍數為50倍（有待考證）。

CD4096怕高溫，所以要加底座。

R1330kCD4096C10.047uF

此放大器，當輸入信號發生器產生的波形時能夠放大，而且無雜波。但是接入超聲波傳感器接收到的信號時，能放大但是有周期為2ms的雜波信號。

6、用RC構成雙T濾波電路（帶阻濾波器，中心頻率40KHZ，如果要構成帶通濾波器就要把兩個T串聯），如果用此濾波器代替上圖中的R1，放大器就不能放大，沒有周期為2ms的雜波信號。如果用此放大器與R1串聯，不能放大，有周期為2ms的雜波信號。

C10.015uFR1510C20.015uFR2255R3C30.03uF255

第五篇：超聲波探傷故障總結

一、為何超聲波探傷儀在操作過程中出現死機，且關機后不能再開機? 答：由于超聲波探傷儀受到劇烈震動或者誤操作或其它原因使存儲器內容出現混亂，從而導致出現死機現象，此時關機后過30秒后再開機，一般可以重新進行正常操作。在某些極端情況下可能會出現開機即死機的現象，此時用戶可將儀器初始化，即可消除此現象，但儀器內部存儲數據可能會部分或全部丟失。在此我們特別提醒用戶，要及時將需打印或傳送到計算機備份的內容打印或備份。對可能造成的數據丟失，我們表示萬分的抱歉和遺憾。

二、超聲波探傷儀開機后，屏幕顯示混亂或無法執行該怎么辦？

1．關機，等待1分鐘后再開機；

2．將儀器初始化；

3．按不能開機情況處理。

三、超聲波探傷儀關機后立即開機，為何會鳴叫報警或沒有回波？ 答： 造成這一現象的原因是由于開關機間隔時間太短，用戶應在關機后等待30秒后再開機。

四、超聲波探傷儀無回波是什么原因？

1．探頭是否接對；

2．探頭方式是否正確，如果探頭設置為雙晶，而接入的是單探頭，則不會有回波；

3．是否在儀器屏幕顯示的工作狀態下工作；

4．探頭線是否正常，探頭與探頭線接觸是否正常，用戶可用一個鑷子（金屬）以接觸探頭座的內芯，如果有雜波，則儀器良好；

5．增益、位移和聲程是否正常；

6．是否存在較高的抑制，如有應將抑制降為0；

7.無回波時的簡單處理方法：按<功能>鍵，再按“9.參數清零”，清除當前通道，接著用一根新探頭線連接直探頭，在耦合良好的薄型試塊上探測，如有回波則可能參數設置錯誤或探頭線接觸不良；若無回波，則可用一個鑷子接觸，觀察有無雜波；若仍無回波，則與友聯公司聯系。

五、超聲波探傷儀門內的回波調到多高，讀數較準確？

答：一般將回波幅度調至40％～80%，回波與DAC或AVG曲線的當量誤差最小；門內回波的波峰高度調至20％～100%時，位置讀數較準確；而回波幅度高于屏幕，或波幅太低（比如低于20％），則位置讀值及當量都可能有誤差。

六、超聲波探傷儀不能打印是怎么回事？

1．打印線是否是隨機提供的打印線；

2．打印線連接不正確或連接不良；

3．打印機未正常供紙；

4．連接打印電纜時，一定要關掉探傷儀，否則可能會損壞探傷儀；

5．打印機是否與EPSON LQ-1600K，HP LJ6L或Epson C6

1兼容；

6．打印機工作是否正常。

七、為什么超聲波探傷儀雙晶探頭無回波？

1．探頭設置是否為雙晶探頭；

2．探測范圍是否在探頭焦距范圍內；

3．靈敏度是否太低。

八、為什么超聲波探傷儀無法制作DAC曲線？

1、在制作DAC曲線中采集測試點時，未按 <-> 鍵凍結回波；

2、按<-> 鍵時，參數區提示不是“DAC”三字；

3、按<-> 鍵時，屏幕上顯示的回波幅度太低。

九、為何制作DAC曲線時，曲線形狀不夠美觀？

答：在制作DAC曲線時，一定要采集到每一點的最高反射波，用戶應反復移動探頭，使反射體的最高波出現在屏幕上。

十、為何制作DAC曲線時，10mm孔和20mm孔的回波找到了，而30mm孔的回波卻找不到？

答：在制作DAC曲線前，要先確認工件聲速、探頭的零點K值等是否正確，而且一定要將抑制調為0，否則高度低于抑制的回波將不顯示，導致找不到回波。

十一、為何制作DAC曲線時，近距離的波幅反而低？

答：探頭和試塊的耦合不良，未找到最高波；探頭近場區的影響（比如：用K1探頭測深10mm孔比測深20mm孔的回波低）。

十二、為什么超聲波探傷儀鍵盤操作失靈？

1．該鍵盤被鎖定（即在此時不應操作此鍵）；

2．未按住鍵盤中的接觸點；

3．未按屏幕提示操作鍵盤；

注：按儀器鍵盤，查看是否有聲音，有聲音則鍵盤正常。

十三、超聲波探傷儀數據文件丟失怎么辦？

存貯在儀器內的數據一般不會丟失，如果在短時間內丟失應注意：

1．是否執行了刪除操作；

2．是否經歷過激烈的撞擊；

3．是否長時間未開機且未充電。

十四、超聲波探傷儀雜波干擾強烈或回波左右移動或忽有忽無是什么原因？

1、探頭和探頭線接觸不良，此時去掉探頭線，現象應消失；

2、電源線或充電器有干擾，去掉充電器直接使用電池，現象應消失；

3、探頭或探頭線離屏幕太近，引起屏輻射。

十五、為什么超聲波探傷儀聲音報警無效?

1．聲音報警關閉；

2．波幅不在波門報警幅度范圍內。

十六、為何在參數菜單中，探頭K值與折射角的正切值并不相等? 答：由于儀器精度的原因，在計算K值與折射角時可能會出現誤差，但誤差值一般在0.5度以內，不會影響探傷精度。

十七、為何有時探傷時調聲程，屏幕凍結，死機？

答：在“聲程-1”狀態下調節聲程，應注意不可一直按住<+>或<->鍵不放，這樣儀器會因反應速度的問題而死機。應該在按<+>或<->鍵時有少許停頓時間，或直接用“聲程-2”來調節。

十八、為何有時垂直讀值準確而水平讀值不準？

答：探頭零點、K值測試不準或前沿值輸入不準：若探頭前沿為0mm，則回波的水平讀值為探頭聲束發射中心至缺陷的水平距離；若探頭前沿為實測值，則回波的水平讀值為探頭前端至缺陷的水平距離；若探頭前沿輸入為任意一數值，則水平讀值會有偏差，甚至偏差很大。