介紹了超聲波測距系統(tǒng)原理，針對超聲波測距系統(tǒng)中常用的40 kHz超聲波信號，提出了超聲波接收電路設計原則，采用了集成運放OP27構成的同相放大器、儀表放大器、CX20106A紅外接收芯片3種方案來檢測超聲波信號，設計了3種方法對應的接收電路，分析了各自的特點。
超聲波是指振動頻率高于20 kHz的機械振動，其指向性好，能量集中，穿透能力強，在傳輸過程中衰減較小等優(yōu)點，同時具有光的反射、折射、聚焦等一系列特征。超聲波檢測具有速度快、成本低、精度高、可操作性強、工作穩(wěn)定，適合短距離測量定位。因此其在生產，科研，生活等方面有著非常廣泛的應用。超聲波測距具有實時，不受環(huán)境干擾，非接觸等一系列優(yōu)點。在超聲波測距系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用頻率為40 kHz的超聲波信號，文中主要針對該頻率的超聲波信號接收電路進行設計。
1 超聲波測距原理
超聲波的測距原理如圖1所示，超聲波發(fā)射器在MCU控制下由B1向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物立即返回來，測距系統(tǒng)在B2接收到反射波就立即停止計時。在標準情況下，超聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離S，即：S=340t/2，聲速確定后，要測得超聲波往返的時間，即可求得距離，這就
是超聲波測距的基本原理。在超聲波測距系統(tǒng)中，通常發(fā)射與接收探頭之間有一定距離，為了提高測量精度，需要考慮圖l中指示夾角θ。
其中，超聲波的傳播速度v在一定的溫度下是一個常數(shù)，當需要測量的距離H遠遠大于L時，則(4)變?yōu)椋?
。所以，只要需要測量出超聲波傳播的時間t，就可以得出測量的距離H。
2 超聲波接收電路設計原則
在信號檢測處理整個過程中，超聲波探頭接收的信號非常微弱，只有毫伏級，其不可避免地要受到各種干擾的影響，這必定給信號處理帶來困難。為了確保檢測信號的準確性，超聲波接收電路的設計必須注意：1)接收電路必須是低噪聲的放大器，因其身的就是一個噪聲源，而前端輸出的信號很小可能淹沒在放大器的噪聲中。2)連接接收電路與超聲波接收探頭時注意阻抗匹配。3)接收電路應具有足夠的帶寬和增益。
3 超聲波接收電路
