温度补偿电路设计论文

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1超声波测量距离的误差原因

（1）工作频率的影响。超声波传送中能量的损耗与频率的平方成正比。频率太高，超声波传送距离受到一定限制，但是频率越高，传感器尺寸要求就越小，易于制造；而且频率越高，波长越短，对被测物的分辨率越高。综合以上各个因素，系统工作频率取40kHz。

（2）指向角的影响。指向角是影响测量分辨率的一个重要因素，它与工作波长，传感器半径的关系为：指向角θ越小，分辨率越高，但要求传感器半径r越大，制造越难。

（3）温度的影响。超音波的测量距离s=Vt/2，其中t由系统单片机计时，精度很高，但超音波在空气传播的速度V会受到温度、湿度、粉尘、气流等很多因素的影响，通过实验比较分析发现：温度对超音波的传播速度影响最严重，可见温度引起的测量误差十分大，不可忽视，必须采取措施来改善，正因为如此本文设计了基于AD590在超声波测距仪的温度补偿电路，改善了温度引起的测量误差，保证了测量仪的测量精度。

2AD590的特性及应用

本设计中采用美国生产的AD590的感温器，利用了它输出电流与绝对温度成比例的特性，而且精度很高（仅为±0.3℃），它的高阻抗特性保证了它受负载的影响很小，同时AD590可以通过CMOS多路切换实现多路复用。AD590适用温度范围广（-55℃～150℃），工作电压范围也广（4～30V），它是一个低成本单片集成两端感温恒流源，应用中不要再附加线性处理电路，放大电路等其它支持电路，总之基于AD590线性好，精度高，价格低等突出特性我们选择了它。AD590的引脚及使用方法：AD590有3个的引脚，一般只用两个（+-两引脚）第三个引脚一般接外壳起到屏蔽作用来。在下面AD590的使用连接图中，AD590的输出电压值与温度的关系分析。

3温度补偿电路设计

基于此我们设计的温度补偿电路：电路基本设计思路：为了保证I的线性度好，在检测电压时不能分流，因此使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V，即AD590的输出电压。考虑到电路中电抗对电源的影响，电源会带有杂波，从而影响AD590的输出电压，因此使用齐纳稳压二极管取得一个相对稳定的电压，通过可变电阻分压取出一个稳定的参考电压2.73V。我们把来自AD590的输出电压与稳定的参考电压2.73V分别通过差动放大器的+-端输入，差动放大器输出Vo为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，假设环境温度为摄氏20℃，输出电压就为2V，就得到一个随温度变化而线性变化的电压。输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。系统温度采集流程为：初始化→数据操作→读温度→输出，基本流程如下温度采集子程序。在计算距离时进行了温度的补偿设计。

4实验结果

如果系统没有采用温度补偿措施，测量的结果误差很大，如果采用了本设计的温度补偿电路，则测量的结果误差大大的减少，完全达到实际测量的精度要求。

5结束语

如果采用了基于AD590在超声波测距仪的温度补偿电路设计，误差大大减小，误差最大2.5%，误差一般在毫米级，最多也控制在厘米级，测量精度得以大大提高，,基本上可以满足测量要求。本系统常温下测量精度较高、反应速度快、同时有强的抗干扰能力。还可推广应用于各种水文液位测量、障碍物的识别以及车辆自动导航等领域,因此具有广阔的应用前景。

作者:王群单位:湖南汽车工程职业学院