在全球新技術(shù)革命興起的浪潮之下，我國(guó)確定了節(jié)能環(huán)保、新能源、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新材料和新能源汽車七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。同時(shí)由于物聯(lián)網(wǎng)屬于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)延伸和應(yīng)用，生產(chǎn)力和生產(chǎn)資料的不斷革新，煤礦機(jī)電設(shè)備也得到迅速的推廣和發(fā)展。在煤礦生產(chǎn)中，機(jī)電沒備占據(jù)著越來越重的位置，縱穿生產(chǎn)一線上的每個(gè)環(huán)節(jié)。大量的采煤設(shè)備引進(jìn)到煤礦當(dāng)中使用，煤礦的開采量也隨之增加，但開采量增加的同時(shí)帶來了一個(gè)新的問題——如何將開采出來的煤安全快速地運(yùn)輸出去。針對(duì)這一問題，我國(guó)煤礦采取增加機(jī)車運(yùn)輸車輛、提高電動(dòng)機(jī)車的車速和機(jī)車24 h作業(yè)。這樣一來，駕駛員容易出現(xiàn)疲勞駕駛和注意力不集中，從而帶來一系列安全隱患問題，因此設(shè)計(jì)出一套機(jī)車防撞報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)于煤礦安全有著非常重要的意義。而這套系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于測(cè)距——測(cè)量前方障礙物到機(jī)車的距離，當(dāng)今超聲波傳感器久經(jīng)眾多工業(yè)任務(wù)的考驗(yàn)，是距離測(cè)量和物體有無檢測(cè)的理想解決方案。超聲波測(cè)距作為一種典型的非接觸測(cè)量方法，在很多場(chǎng)合，諸如工業(yè)自動(dòng)控制，建筑工程測(cè)量和機(jī)器人視覺識(shí)別等方面得到廣泛的應(yīng)用。與其他幾種測(cè)距方法相比，不受光照度、煙霧、電磁干擾等因素的影響，目前已普遍應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。近年來，使超聲波測(cè)距系統(tǒng)在提高有效作用距離的同時(shí)，相應(yīng)提高測(cè)量精度與抗干擾能力，成為超聲波測(cè)距技術(shù)的又一個(gè)重要研究方向。
超聲波測(cè)距傳感器測(cè)距原理
超聲波測(cè)距儀是由超聲波發(fā)射器、接收器和信號(hào)處理裝置三部分組成。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?，超聲波測(cè)距就是利用其反射特性來工作的。超聲波發(fā)射器不斷發(fā)出一系列連續(xù)脈沖（比如30 kHz的超聲波），并給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。超聲波接收器則在接收到所發(fā)射超聲波遇障礙物反射回來的反射波后，也向測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖，再利用雙穩(wěn)電路把上述兩個(gè)短脈沖轉(zhuǎn)化為一個(gè)方波脈沖。方波脈沖的寬度即為兩個(gè)短脈沖之間的時(shí)間間隔。測(cè)量這個(gè)方波脈沖的寬度就可以確定發(fā)射器與探測(cè)物之間的距離。同時(shí)根據(jù)測(cè)量出輸出脈沖的寬度，即測(cè)得發(fā)射超聲波與接受超聲波的時(shí)間間隔，從而就可求出機(jī)車與障礙物之間的距離[S]：[S=12vt] 式中：[v]為超聲波音速（即聲速）；[t]為時(shí)間。
超聲波測(cè)距傳感器雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)但是超聲波測(cè)距的遠(yuǎn)近取決于發(fā)射功率和接收靈敏度，發(fā)射功率越大返回的能量就越強(qiáng)，檢測(cè)的距離也就越遠(yuǎn)，但與此同時(shí)帶來的副作用是余波時(shí)間也越長(zhǎng)導(dǎo)致無法測(cè)量近距離的物體；在測(cè)量越遠(yuǎn)距離的障礙物時(shí)返回的回波信號(hào)也就越微弱，必須先經(jīng)過放大電路進(jìn)行處理。放大倍數(shù)越大，靈敏度就越高，測(cè)量的距離也就越遠(yuǎn)，但與此同時(shí)干擾信號(hào)也隨之放大導(dǎo)致測(cè)量出的距離出現(xiàn)錯(cuò)誤現(xiàn)象。因此，合理地控制好發(fā)射功率和接收靈敏度，將會(huì)使測(cè)量距離和穩(wěn)定性達(dá)到一個(gè)較佳的狀態(tài)。
結(jié)合煤礦自身的復(fù)雜環(huán)境考慮為了滿足超聲波遠(yuǎn)距離測(cè)距的目的工釆網(wǎng)推薦MaxBotix 高性能聲吶測(cè)距儀 超聲波傳感器 - MB7040，該產(chǎn)品屬于工業(yè)室外I2CXL-MaxSonar-WR傳感器并且擁有一個(gè)堅(jiān)固的PVC外殼，提供IP67級(jí)防護(hù)能力。這些傳感器提供短到長(zhǎng)的距離探測(cè)和范圍狹窄的波束角。另一方面I2CXL-MaxSonar-WR戶外超聲波傳感器具有高功率輸出、噪聲抑制、自動(dòng)校準(zhǔn)。除了標(biāo)準(zhǔn)的I2CXL-MaxSonar-WR外，還開發(fā)了在一些危險(xiǎn)的化學(xué)環(huán)境中需要額外保護(hù)的F選項(xiàng)。極具腐蝕性的氣體或液體會(huì)降低或損害傳感裝置的運(yùn)行。因此，我們提供了一種化學(xué)惰性的密封，使我們的傳感器能夠在所有的化學(xué)環(huán)境中操作。除了化學(xué)電阻外，傳感器在潮濕或塵埃環(huán)境中性能也有所提高。