在全球新技術革命興起的浪潮之下，我國確定了節(jié)能環(huán)保、新能源、新一代信息技術、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)。同時由于物聯(lián)網(wǎng)屬于互聯(lián)網(wǎng)的技術延伸和應用，生產(chǎn)力和生產(chǎn)資料的不斷革新，煤礦機電設備也得到迅速的推廣和發(fā)展。在煤礦生產(chǎn)中，機電沒備占據(jù)著越來越重的位置，縱穿生產(chǎn)一線上的每個環(huán)節(jié)。大量的采煤設備引進到煤礦當中使用，煤礦的開采量也隨之增加，但開采量增加的同時帶來了一個新的問題——如何將開采出來的煤安全快速地運輸出去。針對這一問題，我國煤礦采取增加機車運輸車輛、提高電動機車的車速和機車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，因此設計出一套機車防撞報警系統(tǒng)，對于煤礦安全有著非常重要的意義。而這套系統(tǒng)的關鍵技術在于測距——測量前方障礙物到機車的距離，當今超聲波傳感器久經(jīng)眾多工業(yè)任務的考驗，是距離測量和物體有無檢測的理想解決方案。超聲波測距作為一種典型的非接觸測量方法，在很多場合，諸如工業(yè)自動控制，建筑工程測量和機器人視覺識別等方面得到廣泛的應用。與其他幾種測距方法相比，不受光照度、煙霧、電磁干擾等因素的影響，目前已普遍應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場。近年來，使超聲波測距系統(tǒng)在提高有效作用距離的同時，相應提高測量精度與抗干擾能力，成為超聲波測距技術的又一個重要研究方向。

超聲波測距傳感器測距原理

超聲波測距儀是由超聲波發(fā)射器、接收器和信號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疚锢硖匦裕暡y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），并給測量邏輯電路提供一個短脈沖。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，也向測量邏輯電路提供一個短脈沖，再利用雙穩(wěn)電路把上述兩個短脈沖轉化為一個方波脈沖。方波脈沖的寬度即為兩個短脈沖之間的時間間隔。測量這個方波脈沖的寬度就可以確定發(fā)射器與探測物之間的距離。同時根據(jù)測量出輸出脈沖的寬度，即測得發(fā)射超聲波與接受超聲波的時間間隔，從而就可求出機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]為時間。

超聲波測距傳感器雖然具有許多優(yōu)點但是超聲波測距的遠近取決于發(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，檢測的距離也就越遠，但與此同時帶來的副作用是余波時間也越長導致無法測量近距離的物體；在測量越遠距離的障礙物時返回的回波信號也就越微弱，必須先經(jīng)過放大電路進行處理。放大倍數(shù)越大，靈敏度就越高，測量的距離也就越遠，但與此同時干擾信號也隨之放大導致測量出的距離出現(xiàn)錯誤現(xiàn)象。因此，合理地控制好發(fā)射功率和接收靈敏度，將會使測量距離和穩(wěn)定性達到一個較佳的狀態(tài)。

結合煤礦自身的復雜環(huán)境考慮為了滿足超聲波遠距離測距的目的工釆網(wǎng)推薦MaxBotix 高性能聲吶測距儀 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堅固的PVC外殼，提供IP67級防護能力。這些傳感器提供短到長的距離探測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、自動校準。除了標準的I2CXL-MaxSonar-WR外，還開發(fā)了在一些危險的化學環(huán)境中需要額外保護的F選項。極具腐蝕性的氣體或液體會降低或損害傳感裝置的運行。因此，我們提供了一種化學惰性的密封，使我們的傳感器能夠在所有的化學環(huán)境中操作。除了化學電阻外，傳感器在潮濕或塵埃環(huán)境中性能也有所提高。