字8.88，表示超出测量范围，无法读数。
图5-4 障碍物超量程
如果在量程范围内，则显示正常数值。如图5-5.
图5-5 显示结果
5.2.2 测试结果
表 5-6 测试结果 （单位：米）
显示数据 障碍距离 误差值 显示数据 障碍距离 误差值 显示数据 障碍距离 误差值 0.05 0.051 0.001 0.50 0.500 0.000 2.50 2.503 0.003 0.10 0.103 0.003 0.60 0.600 0.000 3.00 2.999 -0.001 0.15 0.153 0.003 0.70 0.696 -0.003 3.50 3.504 0.004 0.20 0.201 0.001 0.80 0.797 -0.002 4.00 3.998 -0.002 0.25 0.251 0.001 0.90 0.899 -0.001 4.50 4.501 0.001 0.30 0.301 0.001 1.00 0.998 -0.002 4.90 8.88 0.35 0.350 0.000 1.50 1.502 0.002 5.00 8.88 0.40 0.401 0.001 2.00 2.000 0.000 5.50 8.88 超出量程 超出量程 超出量程 注：误差值为显示数据与障碍距离之差值
对表进行分析
5.3 超声波测距误差分析
5.3.1 发射接收时间以及当地声速对测量精度的影响分析 5.3.1.1发射接收时间对测量精度的影响分析
采用 TCT40 压电超声波传感器，脉冲发射由单片机控制，发射频率 40KHz ，忽略脉冲电路硬件产生的延时，可知由软件生成的起始时间对于一般要求的精度是可靠的。对于接收到的回波，超声波在空气介质的传播过程中会有很大的衰减，其衰减遵循指数规律。
设测量设备基准面距被测物距离为h，则空气中传播的超声波波动方程为：
A?A(h)cos(?t?kt)?A0e?2?kcos(?t?kt) （5-3-1）
由以上公式可知，超声波在传播过程中存在衰减，且超声波频率越高，衰减越快，但频率的增高有利于提高超声波的指向性。
经以上分析，超声波回波的幅值在传播过程中衰减很大，收到的回波信号可能十分微弱，要想判断捕获到的第一个回波确定准确的接受时间，必须对收到的信号进行足够的放大，否则不正确的判断回波时间，会对超声波测量精度产生影响。
5.3.1.2 当地声速对测量精度的影响分析
当地声速对超声波测距测量精度的影响远远要比收发时间的影响严重。超声波在大气中传播的速度受介质气体的温度、密度及气体分子成分的影响，即：
Cs??RTM （5-3-2）
由上式知，在空气中，当地声速只决定于气体的温度，因此获得准确的当地气温可以有效的提高超声波测距时的测量精度。工程上常用的由气温估算当地声速的公式如下：
C?C01?T/273 （5-3-3）
式中C0=331.4m/s ；T为绝对温度，单位K 。
此公式一般能为声速的换算提供较为准确的结果。实际情况下，温度每上升或者下降 1?C, 声速将增加或者减少 0.607m/s ，这个影响对于较高精度的测量是相当严重的。因此提高超声波测量精度的重中之重就是获得准确的当地声速。
5.3.2 提高精度的方案及系统设计
由上述的误差分析知，如果能够知道当地温度，则可根据公式（5-3-3）求出当地声速，从而能够获得较高的测量精度。而问题的关键在于获得温度数据的方法。采用热敏电阻、热电耦、集成温度传感器都可以获得较为准确的温度值。 为了便于对温度信号的数据采集及处理，我们采用DALASS公司生产的DS18B20集成温度传感器。DS18B20能够仅在占用控制器一个 I/O 口的情况下工作，极大的方便了使用者的调试使用，而且其在-10?C～+85?C 的工作环境下可以保持±0.5% 的使用精度，在这个空间内足以保证为超声波测距设备提供足够的精度范围。
通过 DS18B20 芯片获得的数据信号传至单片机 ，由软件进行声速换算。为了更好的实现换算过程同时兼顾设备的使用成本，我们采用宏晶公司的最新推出的 AT89S52单片机实现超声波测距的各项功能。AT89S52采用了低成本、低功耗、强抗干扰设计，并且在最高支持 48MHz 的前提下能够实现 1 个时钟 / 机械周期的运行速度。由于能够使用高频率的晶振，因此相对于普通单片机来说可以有效的减少由计时问题带来的量化误差，能够满足较高精度超声波测距仪的设计要求。
在复杂环境下，如果难于获得环境温度，或者不便获得环境温度时，如果仍旧要求较高的测量精度，可以采用所谓标杆校正的方法实现超声波测距精度的校正。如下图所示：
图5-7 标杆校正示意图
超声波测距装置首先测量距离已知为h的基平面（标杆）声波往返所用的时间，而后由测得的时间和距离h求出当地声速。通过这样的方法，我们也能够顺利的求出声速，省去了使用传感器测量温度所带来的麻烦。因此，只用为测距设备设定“标定”和“测量”两种状态，即能够实现温度校正所能实现的高精度测距功能。
结 论
超声波测距系统在上个世纪70年代已经实用化，从70年代末期开始广泛应用于生产领域。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。
在本次设计方案的选择上，力求实用性强，性价比高，使用简单。在设计过程中，加深和巩固了单片机技术方面的知识，也丰富了自己在此领域的视野。由于时间的关系，本次设计的最终结果是建筑工地精确测距智能报警系统实现了超声波的发送与接收，并利用建筑工地精确测距智能报警系统测量了其与障碍物之间的距离。测量过程中还通过使用温度补偿的方法对环境中相应的超声声速进行修正，提高了测量精度。最后实现了以LCD显示的形式显示测量距离结果和环境温度。经实验证明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效应用在汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控等各种生产和生活领域。