- 高精度低成本车用超声波传感器的研制

超声波脉冲由一个压电式传感器发出，它的地面反射波由另一个压电式传感器接收。这两个压电式传感器紧密地并排在一起组成了探测头。由k 引起的误差通过一个校准器的校准后可以忽略不计。Tf 和Vs 可以认为是不相关的，所以被测距离的标准误差u(D)可以从下列公式得到：

 

　　这里u(Vs)和u(Tf)是声速和传播时间的系统误差。空气中的声速受到温度θ和湿度h 的影响，即：

 

　　因此，式（2）变为：

 

　　如果湿度在10%RH"90%RH 内变化，它对声速的影响在20℃时为0.15%左右。在0.3m 的范围内导致的系统误差仅为0.3mm 左右，所以没有必要安装湿度传感器。

　　空气中的声速可以根据下式得到：

 

　　其中：T—绝对温度。

　　声速在330m/s 到360m/s 范围内变化时应考虑到0℃到40℃范围内的温度变化。在测距中必须考虑到这种影响，因此需要一个温度传感器。如果应用于汽车上，另一个影响测距精度的因素是车速，这种影响随着超声波传播距离的增加而增加。如果最大车速相当于声速的10%，则测量相对误差可由下式估算：

 

　　对于车速在33m/s（约120km/h），在0℃时（Vs=330m/s）误差约为0.5%，因此一般也可以忽略这一因素带来得误差。

智能化实现

本传感器在电路上可分为两大部分，其一为时间测量（见图2），其二为温度传感器与误差的自动补偿（见图3）。其中图2 输出的Ni 即为图3 输入的Ni。