超声波测距传感器在矿用机车上的应用

在全球新技术革命兴起的浪潮之下，我国确定了节能环保、新能源、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新材料和新能源汽车七大战略性新兴产业。同时由于物联网属于互联网的技术延伸和应用，生产力和生产资料的不断革新，煤矿机电设备也得到迅速的推广和发展。在煤矿生产中，机电没备占据着越来越重的位置，纵穿生产一线上的每个环节。大量的采煤设备引进到煤矿当中使用，煤矿的开采量也随之增加，但开采量增加的同时带来了一个新的问题——如何将开采出来的煤安全快速地运输出去。针对这一问题，我国煤矿采取增加机车运输车辆、提高电动机车的车速和机车24 h作业。这样一来，驾驶员容易出现疲劳驾驶和注意力不集中，从而带来一系列安全隐患问题，因此设计出一套机车防撞报警系统，对于煤矿安全有着非常重要的意义。而这套系统的关键技术在于测距——测量前方障碍物到机车的距离，当今超声波传感器久经众多工业任务的考验，是距离测量和物体有无检测的理想解决方案。超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场合，诸如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面得到广泛的应用。与其他几种测距方法相比，不受光照度、烟雾、电磁干扰等因素的影响，目前已普遍应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场。近年来，使超声波测距系统在提高有效作用距离的同时，相应提高测量精度与抗干扰能力，成为超声波测距技术的又一个重要研究方向。

超声波测距传感器测距原理

超声波测距仪是由超声波发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性，超声波测距就是利用其反射特性来工作的。超声波发射器不断发出一系列连续脉冲（比如30 kHz的超声波），并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到所发射超声波遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲，再利用双稳电路把上述两个短脉冲转化为一个方波脉冲。方波脉冲的宽度即为两个短脉冲之间的时间间隔。测量这个方波脉冲的宽度就可以确定发射器与探测物之间的距离。同时根据测量出输出脉冲的宽度，即测得发射超声波与接受超声波的时间间隔，从而就可求出机车与障碍物之间的距离[S]：[S=12vt] 式中：[v]为超声波音速（即声速）；[t]为时间。

超声波测距传感器虽然具有许多优点但是超声波测距的远近取决于发射功率和接收灵敏度，发射功率越大返回的能量就越强，检测的距离也就越远，但与此同时带来的副作用是余波时间也越长导致无法测量近距离的物体；在测量越远距离的障碍物时返回的回波信号也就越微弱，必须先经过放大电路进行处理。放大倍数越大，灵敏度就越高，测量的距离也就越远，但与此同时干扰信号也随之放大导致测量出的距离出现错误现象。因此，合理地控制好发射功率和接收灵敏度，将会使测量距离和稳定性达到一个较佳的状态。

结合煤矿自身的复杂环境考虑为了满足超声波远距离测距的目的工釆网推荐MaxBotix 高性能声呐测距仪 超声波传感器 - MB7040，该产品属于工业室外I2CXL-MaxSonar-WR传感器并且拥有一个坚固的PVC外壳，提供IP67级防护能力。这些传感器提供短到长的距离探测和范围狭窄的波束角。另一方面I2CXL-MaxSonar-WR户外超声波传感器具有高功率输出、噪声抑制、自动校准。除了标准的I2CXL-MaxSonar-WR外，还开发了在一些危险的化学环境中需要额外保护的F选项。极具腐蚀性的气体或液体会降低或损害传感装置的运行。因此，我们提供了一种化学惰性的密封，使我们的传感器能够在所有的化学环境中操作。除了化学电阻外，传感器在潮湿或尘埃环境中性能也有所提高。