本系统装置实现了无接触式空气测距，正是因为使用了超声波传感器，其工作原理就是采用了超声波脉冲测距，以ARM为核心，电源接口、超声波谐振频率调理电路、超声波回波脉冲信号接收处理电路、模组接口和测距模式选择条线等几个部分部件为组成，具有测量精度高，抗干扰能力强，无附带污染，快速响应的特点，可应用于障碍物远程识别技术、各种流体液位测量以及车辆的先进自主导航等领域，因此具有很大的应用前景和广阔的发展空间。

1.1  超声波传感器的工作原理

超声波传感器的工作原理是依靠超声波的声波特性。总所周知超声波是一种频率高于或远高于普通人耳可听声音声波的高频机械波，它具有波长短、频率高、绕射现象小，尤其是它的方向性能强，能够完成定向传播等特点尤为突出。只有自身具备产生超声波和接收响应并处理超声波的功能的装置部分，才能称为是以超声波作为检测手段的仪器。能完成这种一系列功能作用的检测装置就是超声波传感器，实际生产中人们还称它们叫超声换能器，或者超声探头。

1.2  超声波脉冲法测距原理

超声波在传播介质中被定义为纵波。回声现象是指当声波在传播过程中，遭遇到物理尺寸大于该声波波长的物体阻挡时，声波就会发生反射现象，反射回来波就称为回声或者回波。一般来讲，声波在不同介质中传播的速度是相对固定的已知的（这也是声波传播的固有属性），而且声波从声源到达目标物后再返回到声源的时间可以通过计时器测量得到，那么从声源到目标的距离就可以计算出来。这就是本系统的测量工作原理，见图1-1。下图中声波传播的介质我们默认为是空气，传感器发射的是人耳不可闻的超声波。 

图1-1  超声波测距工作原理示意图

假设在常规温度下，声波在空气介质中的传播速度总是340m/s，声波从声源发出到达目标后再返回声源的时间经测量得知是t秒，则所要求的距离D可以用下列公式计算得知，即：

d=34000(cm/s)×t(s)  D=d/2 (cm)                                       

因为声波是从发射端传到目标物再从目标物反射回接收端的，它走过的路程是两倍于声源与目标物之间的距离的，所以声源与目标之间的距离D应该是二分之一的d,即d/2。

2  系统的硬件设计

2.1  系统结构示意图

本文阐述的非接触式较为先进的超声波测距仪的思路设计与实际制作过程，是以ARM为核心，配以电源接口、超声波谐振频率调理电路、超声波回波脉冲信号接收处理电路、模组接口和测距模式选择条线等五大部分及其他较小的相关组成部件构成的