超声波测量距离工具在电力工程中设计与应用探讨.docx

超声波测量距离工具在电力工程中设计与应用探讨
 
 
摘要：基于超声波发射器向指定器物发射超声波，超声波在空气中传播，途中碰到测量点就立即返回来。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据整体记录的时间t，就可以计算出发射点 
 
超声波测量距离工具在电力工程中设计与应用探讨
 
 
摘要：基于超声波发射器向指定器物发射超声波，超声波在空气中传播，途中碰到测量点就立即返回来。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据整体记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。从而避开带电设备的安全距离，直接测量出所需两点之间的距离。
关键词：超声波、测距
0引言
超声波是由机械振动产生的，可在不同介质中以不同的速度传播。而且超声波的速度相对于光速要小的多，其传播时间就比较容易检测。并且超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点，超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法。迄今为止，国内外许多学者均着眼于超声应用学测距的研究。与其它方法相比，它不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境中(如含粉尘时)具有一定的适应能力；在近距范围内超声
测距有其不受光线影响、结构简单、成本低等特点。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。
目前测距技术有人工光学仪器测量、超声波测距、微波测距、激光测距、摄像系统测距五种。但是这几种测距方法各有优点和缺点。人工光学测距简单，但是容易受地形遮蔽限制其使用范围。超声波传输速度慢，距离过大发散越大，对仪器精度要求就越高。微波测距对环境适应较强，但是在强磁环境下容易受电磁干扰。激光测距距离远、精度高，距离越近时间越短，对精度要求越高。本文主要针对变电站投运后，主要测量距离在50米以内，以及在强电磁环境下的较为适用的超声波测距系统进行探讨。
1超声波测距的原理

与光波不同，超声波是一种弹性机械波，它可以在气体、液体和固体中传播．电磁波的传播速度为，而超声波在空气中的传播速度为340m/s左右，其速度相对电磁波是非常慢的。超声波在相同的传播媒体里(大气条件)传播速度相同，即在相当大的频率范围内声速不随频率变化，波动的传播方向与振动方向一致，是纵向振动的弹性机械波，它是借助于传播介质的分子运动而传播的。声波在空气媒质里传播，因空气分子运动摩擦等原因，能量被吸收损耗。频率越高，衰减得越厉害，传播的距离也越短。考虑实际工程测量要求，在设计超声波测距仪时，我们通常选用频率=40kHz的超声波，。

谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。利用超声波的这种性能就可制成超声传感器，或称为超声换能器，它是一种既可以把电能转化为机械能、又可以把机械能转化为电能的器件或装置。换能器在电脉冲激励下可将电能转换为机械能，向外发送超声波；反之，当换能器处在接收状态时，它可将声能(机械能)转换为电能。超声波测距的方法有多种，如相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间检测法等。相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；声波幅值检测法易受反射波的影响。

由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。