本课题研究的是高分辨力超声测距系统。根据矿压监测预报的实际需要,分辨力须优于0.1mm,为了达到这一要求,我们研制了该高分辨力超声波测距系统,其分辨力能够达到0.1mm或者更高,可将巷道收敛监测提高到一个新水平,并对岩石力学理论研究及工程实践均有重要意义。本系统安装、使用方便,价格便宜,并可与遥测遥控系统配合使用,有较广阔的应用前景。 由超声波测距公式L=V（T₂-T₁）可知,只要测得发射超声波时刻T₁与接收到超声波时刻T₂的差值,就可计算出距离值。而要想获得高分辨力,必须减小测量的随机误差,为此,该系统采用了若干方法来减小随机误差。 为使发射的超声波有良好的重复性,以减少随机误差,该系统采用一发一收式超声波测距法。发射电路采用高压放电驱动法,其原理基于压电换能器的基本特性---电致伸缩,该方法电路简单、新颖,重复性好。接收电路采用对信号的直接放大、带通滤波,比较器翻转作为超声波接收到的标志,并与单片机共同控制计数器门,实现对计数器的准确控制,减少了测量的随机误差。对于测时电路,为了满足0.1mm分辨力的要求,采用3个高速计数器直接以6MHz的晶振为参考频率。 由于环境温度变化对声速影响较大,是影响测距精度和分辨力的主要因素,所以该系统采用了温度补偿电路对声速进行修正。 本系统能够实现远程智能控制。上位机采用通用的PC机,PC机与单片机的数据传输通过RS—485标准串行口进行通信。单片机接收到PC机发出的测量次数以及组数命令后,进行测距、测温,并把测量结果通过串行接口送给PC机。PC机对接收到的温度数据修正后滤波求平均值,最后得到测量结果并显示。 为提高系统的抗干扰能力,设计了看门狗电路。一旦程序失常,陷入死循环,看门狗就向系统发出复位信号。