電生磁

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇電生磁范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

電生磁范文第1篇

電生磁范文第2篇

找來各種面值新舊不同版本的硬幣，用磁鐵試一試哪些能夠被吸引？其實，磁鐵除了能吸引鐵之外，還能吸引鈷和鎳等物質。我們把像磁鐵一樣具有磁性的物體稱為磁體。磁體不同位置的磁性強弱是不同的，你可以將一個條形磁鐵平放在一堆大頭釘中，將條形磁體拿起來你會發現，兩端吸引的大頭釘最多，而中間幾乎不吸引。磁體上磁性最強的部分叫磁極，任何一個磁體都有N極和S極兩個磁極。你可以試一試，將兩個磁體的N極相對，再將一個磁體的N極和另一個磁體的S極相對，你會發現同名的磁極會相互排斥，而異名的磁極會相互吸引。很有趣吧！磁懸浮列車就是根據這個原理制造的。

我們生活中所使用的磁體有些是天然磁體，而有些則是按照我們的具體需要制成的各式各樣形狀的人造磁體，要制造人造磁體需要磁性材料。鐵被磁化后，磁性容易消失，稱為軟磁材料。鋼被磁化后，磁性能長期保持，稱為硬磁性材料。所以制造永磁體使用鋼，制造電磁鐵的鐵芯使用軟鐵。生活中我們所使用的銀行磁卡、錄音磁帶、存儲的磁盤等都應用了磁性材料。

在磁體周圍存在著一種我們看不見、摸不到的物質―――磁場。磁場雖然看不見，但卻像我們身邊的桌椅一樣真實存在。不信，你可以用一塊磁鐵去靠近靜止在桌面上的小磁針，小磁針轉動了，這就是磁鐵周圍磁場對小磁針作用的結果。磁場既有大小也有方向，為了能夠直觀形象地描述磁場，我們可以在磁體周圍放一些小磁針，當小磁針靜止后，把小磁針所在位置用帶方向的曲線連接起來。任何一點的曲線方向都和放在該點的磁針北極所指的方向一致，我們把這些曲線稱為磁感線。磁感線如同光線一樣，并不是客觀存在的，而是我們建立的一種理想模型。利用這些立體的分布在磁體周圍的磁感線，我們就可以根據曲線的疏密知道磁場的強弱，而曲線上任一點的切線方向就是該點的磁場方向。

地球其實就是一個巨大的磁體，在地球周圍存在著地磁場。如果在地球附近放一個小磁針，小磁針在地磁場作用下，靜止后就有一個固定的指向性。由于地磁場的南極在地理北極附近，小磁針靜止后N極就會指向地理北極。我國古代的四大發明之一―――指南針，就是這樣被發明出來的。信鴿能準確地辨別方向也是依靠地磁場。不過，關于地磁場的形成原因目前還沒有一個確切的定論，或許有一天，你就是揭開這一奧秘的人喲！

我們可以用磁鐵在廢棄的材料堆里將鋼鐵等材料挑選出來回收利用。不過，你想過嗎：磁鐵可以幫我們把鋼鐵吸引起來，但怎么才能放下來呢？有沒有一種磁鐵，它的磁性可以由我們自由掌控呢？電磁鐵的發明將這一想法變為了現實，這還要感謝丹麥的物理學家奧斯特。在1840年的一天，奧斯特在實驗時發現，當導線中有電流通過時，放在導線旁邊的小磁針發生了偏轉，這一發現令他興奮不已。經過他的反復實驗，終于證實了通電導體周圍存在磁場的事實。他證明了電和磁能相互轉化，這為電磁學的發展奠定了基礎。他的這一偉大發現為人類的發展開辟了一條嶄新之路。

你可以找來一根大鐵釘，將導線密繞在鐵釘上，一個簡易的電磁鐵就制成了。你現在可以在導線中通入電流，去試試看，它是否具有了磁性。如果斷開電流，磁性就會立即消失。而且，你在鐵釘上纏繞的線圈匝數越多，通過的電流越大，電磁鐵的磁性就會越強。當你改變導線中的電流方向時，電磁鐵的磁極也會隨之改變。怎么樣，電磁鐵的優點還真不少吧！電磁鐵在我們的生活中發揮著重要的作用，電磁起重機、電鈴、磁懸浮列車等都有電磁鐵的應用。更重要的是由電磁鐵引發制造出來的電磁繼電器更是實現了人們自動控制電路和遠距離控制電路的夢想。

人類向前發展的腳步從未停止。當奧斯特揭開了電能生磁這一事實后，人們又怎能放棄用磁來生電的想法呢？英國的物理學家法拉第就是擁有這一想法的杰出代表。他一直認為，電和磁之間一定存在密切關系，而且可以相互轉化。他堅信磁也一定能產生電，并決心用實驗來證明它。開始的幾年中，他的各種努力都失敗了，但經過近10年的時間，在他的不懈努力下，終于發現閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生電流，這就是著名的電磁感應原理。法拉第發現的電磁感應原理是一個劃時代的偉大科學成就，它使人類獲得了打開電能寶庫的金鑰匙，開通了在電池之外大量產生電流的新道路。你一定見過市場上有一種不用電池的“環保手電”，里面的發電機就是根據電磁感應原理制成的。受此啟發，我相信你在很多設備中都能找到發電機的身影。

不過，為我們生活輸送電能的發電站所使用的發電機組就要復雜得多了。而且，發電場的發電機組為我們輸送的都是大小和方向發生周期性變化的電流，也就是我們常說的交流電。看看家中的電能表上是不是標有“50Hz”的字樣？這就是交流電的頻率。“50Hz”表示一秒鐘要完成50個周期，電流方向要改變一百次。頻率越高，電流方向改變得越快。看看你學習時所用護眼臺燈的銘牌，頻率一定很高吧！

法拉第是幸運的，他在發現電磁感應原理的過程中，還找到了將電能轉化為機械能的方法。法拉第在奧斯特實驗中得到啟發，認為假如磁鐵固定，線圈就可能會運動。于是，他成功地發明了一種簡單的裝置，在磁場中放入一個線圈，只要有電流通過線圈，線圈就會繞著一塊磁鐵不停地轉動。事實上法拉第發現的通電線圈在磁場中可以受力轉動正是今天我們所使用電動機的制造原理。你不妨也自己親手制作一臺直流電動機，或許你的電動機并不能順利的連續轉動起來，那是因為要想讓線圈在磁場中連續轉動還需要有換向器的幫助。換向器并不是一個復雜的元件，你可以在電動玩具中拆開一個直流電動機，憑你的聰明才智一定能找到其中的奧妙。你能想象到一輛汽車上有多少個電動機嗎？―――二三百個之多。你現在一定會對這些為我們創造今天幸福生活而不懈努力的科學家們感到由衷的敬佩吧！

隨著科學技術的不斷發展，電流的磁效應、電磁感應、磁場對電流的作用等這些電磁學的基本原理發揮著越來越大的作用。當你手拿電話與朋友聊天時，你可能不會想到電話與發電機和電動機有關吧。電話的基本原理：振動強弱變化的電流振動。如果從能量轉化的角度去思考，就是先將機械能轉化為電能，再將電能轉化為機械能，這種能量轉化的關系不正是與發電機和電動機一致嗎？所以，電話的話筒應用的是電磁感應原理，而聽筒則是應用了磁場對電流的作用這一原理。我們K歌時所用的麥克風則與話筒原理相同，音箱中的揚聲器則與聽筒是相同的原理。現在你明白為什么揚聲器中會有磁鐵了吧！.

電生磁范文第3篇

[關鍵詞]電磁輻射 風險量 SAR 日常照射

中圖分類號：U895 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0185-02

前言

隨著經濟的快速發展，科學技術在給我們帶來便利的同時也為我們的生活帶來了一些潛在的風險。高壓線、變電站、電臺、電視臺、雷達站、電磁波發射塔和電子儀器、醫療設備、辦公自動化設備和微波爐、收音機、電視機以及手機等家用電器工作時，會產生各種不同頻率的電磁波。這些電磁波充斥空間，無色、無味、無形，可以穿透人體，造成污染。隨著電子技術的廣泛應用，人為電磁能量迅速增長，電磁輻射已成為21世紀的主要污染源。由于目前國內的電測輻射標準還不完善，各方面關于電磁輻射的研究并不多見，僅在97年時出臺了《電磁輻射環境保護管理辦法》以及《環境保護法》中第二十四條進行了規定，我們對于電磁輻射的評估并沒有特別科學明晰的方法。

雖然國際非電離協會為了對公眾有著良好的保護，按全身平均比吸收率（SAR）取0.08w/kg劑量值制定國際標準我國的《電磁輻射防護規定》標準進一步嚴格，規定在一天24h內，任意連續6min按全身平均比吸收率（SAR）應小于0.02w/kg，相應于頻率30M-3000MHz段電場強度限值為12V/m，為了更進一步加強管理，我國設定了普通項日環境影響評價管理值為5.4V/m，對應衛生標準中的一級標準為5 V/m。但事實上每個普通民眾他們是無法準確的獲得自己一天時間內吸收了多少劑量的電磁輻射的。

1、問卷調查概況

因此本文是一種對電磁輻射研究的新方法，本文隨機選取了重慶市大學城區域內三所學校大學生作為研究對象，對其進行問卷調查，通過對大學生群體在日常生活中常接觸的可能產生電磁輻射照射的設備設施進行測定，根據調查所得使用或接觸設備設施種類及時間分配具體權重，進行數據統計，配合調查問卷所得數據即可對大學生群體當前所處生活環境中存在的日常電磁輻射風險量有一個較為科學直觀的評估。

本次問卷調查的發放范圍為重慶市沙坪壩區虎溪大學城的重慶大學、重慶師范大學、重慶科技學院三所高校。問卷的天蝎回收是通過委托專業問卷調查網站以及筆者本人現場現場發放回收實施開展，問卷開篇的指導語對電磁輻射對人體可能存在的風險以及本研究對評估大學生群體電測輻射風險量的意義進行了充分的闡述，最后完成有效問卷117份，有效率91%。參與本次調研的人群皆屬于在校大學生群體，人群樣本中男女性別比例為1：1，調研結果具有準確可靠性。

2、問卷調查結果

2.1 大學生日常電磁輻射風險要素

本次調查問卷采用自由開放式的問卷形式，通過對搜集到的問卷答案進行篩選、歸類、統計超過10%的選項得出大學生日常電磁輻射風險要素共分為三類：第一類為家電類，如電吹風、臺燈、無線路由器等；第二類為電子設備類，如移動電話、筆記本電腦、臺式電腦等；第三類為交通工具類，如輕軌、地鐵等。統計結果如圖1所示：

2.2 電磁輻射風險設備設施使用時間

本次調查問卷采用自由開放式的問卷形式，通過對搜集到的問卷答案進行篩選、歸類、統計得出可能具有電磁輻射風險的設備設施平均每日使用時間為：平均每日使用電吹風時間t1為6.68分鐘；平均每日使用臺燈時間t2為20.57分鐘：平均每日使用無線路由器時間t3為2.61小時；平均每日使用手機時間t4為4.33小時；平均每日使用臺式電腦時間t5為2.07小時；平均每日使用筆記本電腦時間t6為2.47小時。統計結果如表1所示：

3、電磁輻射風險設備設施實驗測試結果

根據以上調研統計數據以及？《電磁輻射暴露限值和測量方法（GJB 5313-2004）》、《輻射環境保護管理導則 電磁輻射環境影響評價方法與標準（HJ/T 10.3-1996）》等標準的指導，本文實驗選用了RJ-5工頻場強儀進行各種類型品牌電測輻射風險設備的單位時間輻射量測量。

進行實驗測量時均與輻射體正常工作時間內取一定的時間間隔進行測量，每個點測量觀察時間均大于10S，讀取本次測量的最大值。每種被測設備共測量5次取平均值。各種類各品牌設備單位時間內電磁輻射當量如表3所示：電吹風單位時間電磁輻射量α1為0.081 W/m2，臺燈單位時間電磁輻射量α2為3.371 W/m2，無線路由器單位時間電磁輻射量α3為0.017 W/m2，手機單位時間電磁輻射量α5為0.492 W/m2，臺式電腦單位時間電磁輻射量α5為0.313 W/m2，筆記本電腦單位時間電磁輻射量α6為0.813 W/m2，

4、大學生日常電磁輻射風險量評估

雖然國際非電離協會為了對公眾有著良好的保護，按全身平均比吸收率（SAR）取0.08w/kg劑量值制定國際標準我國的《電磁輻射防護規定（GB 8702-1988）》進一步嚴格，規定在一天24h內，任意連續6min按全身平均比吸收率（SAR）應小于0.02w/kg，相應于頻率30M-3000MHz段電場強度限值為12V/m，為了更進一步加強管理，我國設定了普通項日環境影響評價管理值為5.4V/m，對應衛生標準中的一級標準為5 V/m。但事實上每個普通民眾他們是無法準確的獲得自己一天時間內吸收了多少劑量的電磁輻射的。

W/m2是每平方米的功率，1W/m2照射1秒為1j/m2，因此按照《電磁輻射防護規定（GB 8702-1988）》中表3可以查到單位時間電磁輻射功率密度為0.4 W/m2，可以計算出每日電測輻射照射安全閾值為34.56kj/m2。根據上述各電磁輻射風險設施日均使用時間以及各設備設施單位時間電磁輻射量統計表可以計算得出大學生平均電磁輻射照射量為：t1*α1+ t2*α2+ t3*α3+ t4*α4+ t5*α5+ t6*α6=15.981 kj/m2，遠低于國家標準規定的安全閾值，因此大學生日常電磁輻射照射處于安全范圍內。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家標準. GB8702-88電磁輻射防護規定第1、3條.國家環保局，1988.

[2] HJ/T10.2-1996輻射環境保護管理導則-電磁輻射監測儀器和方法[S].

[3] HJ/T 10.3-1996輻射環境保護管理導則-電磁輻射環境影響評價方法與標準[S].

[4] Vermeeren G.Joseph W，Olivier Cetal.Statistical multipath exposure of a human in a realistic electromagnetic environment[J].Health Phy，2008，94 （4）：345-354.

[5] 楊紅萍.電磁輻射的危害與防護 [J].科技信息，2007，6（33）：47-87.

[6] 石偉力.電磁輻射的危害及其防護探析[J].環保與節能，2012，8

電生磁范文第4篇

關鍵詞：電磁超聲；無損檢測；煤炭生產

中圖分類號TG115.285文獻標識碼Bdoi:10.3969/j.issn.1005-2801.2015.12.079

電磁超聲無損檢測技術是現代無損檢測領域的一項較為先進的檢測技術，作為無損檢測技術家族中的年輕成員，電磁超聲無損檢測技術越來越受到社會各界的廣泛關注，在各類無損檢測任務中發揮出越來越重要的作用。電磁超聲無損檢測檢測技術的產生及發展，也很大程度上彌補了傳統超聲波無損檢測技術在應用中的一些不足，極大提高了超聲檢測的精度，在技術應用的范圍上也更加廣泛。

1電磁超聲無損檢測技術原理簡介

電磁超聲無損檢測技術是在超聲波無損檢測技術基礎上，將電磁耦合技術與之結合，通過電磁耦合方式來實現超聲波的激發和接收。其進行檢測的主要原理與傳統超聲波檢測技術的原理基本一致，主要是利用超聲波的強大穿透能力以及良好的方向性，使超聲波透入被檢測部件中，當超聲波遇到部件的結構底面，或是缺陷剖面時，會發生不同程度的反射，使超聲波方向發生改變，通過對回傳反射波的接收，以及對反射波特征的分析，進而判斷被檢測部件是否存在缺陷以及其缺陷的特征。在傳統的超聲波無損檢測過程中，為保證充分的聲耦合，通常會使用水或機油等物質作為耦合介質，用以填充檢測探頭和被檢查表面之間的空隙。而在電磁超聲波檢測技術的應用中，由于其采取了電磁耦合的方法，與被測部件不接觸，因此也不再需要使用耦合劑。電磁超聲無損檢測技術主要有以下特點：（1）電磁超聲波形豐富，能夠有效實現表面缺陷的準確檢測。（2）對被檢測部件表面質量要求較傳統超聲波檢測技術更低。在檢測時對于被測部件表面質量要求不高，也不需要進行特殊加工處理，即使是很粗糙的表面也可進行有效的探傷檢測。（3）非接觸檢測，無須耦合劑，適用范圍更廣。（4）檢測速度快，精度更高，發現自然缺陷能力更強。

2電磁超聲無損檢測技術在煤炭生產領域的應用

煤炭生產的作業環境中往往存在著大量的粉塵、煤屑、煤泥等，這也使得煤礦生產的各類機械設備在運轉中容易受到影響而加速磨損，使設備的運轉負荷加大，如設備的部件本身存在著一定的缺陷，極有可能在惡劣工作條件下，導致缺陷的發展與擴大，影響到設備的正常運轉，尤其一些關系到煤礦生產安全的設備部件，一旦出現嚴重的缺陷問題，將會導致煤礦生產安全受到極大威脅。因此，加強對煤炭生產領域的各類機械設備的無損檢測，確保投入使用的設備部件的質量，從而確保礦用機械設備功能性的正常發揮，有著極大的必要性。電磁超聲無損檢測技術在煤炭生產領域的應用較為廣泛，主要包括部件測厚與缺陷檢測兩方面。

2.1部件測厚

部件測厚的操作相對簡單，主要是利用體波以及SV波在被檢測部件中傳播的時延特征，進行部件厚度的測算。電磁超聲技術測厚的關鍵是波模純、聲束窄、脈沖窄（但要有足夠的幅度）及消除工件電、磁、聲性能的變化對測量的影響，其在煤礦機械設備部件的厚度測量中有著很好的效果，尤其對于一些無縫鋼管部件壁厚的檢測，以及一些大型機械設備的厚度檢測，電磁超聲檢測技術能夠得出比傳統檢測技術更為準確的厚度數據。同時對于部件壁厚的均勻程度也能進行準確地掌握，并判斷部件的結構強度，以此來檢測部件生產的質量，保障部件在煤礦機械設備中的正常使用，進而保障煤礦生產的安全性及生產效率。

2.2部件缺陷檢測

部件缺陷檢測是保障煤礦生產安全的關鍵，其主要是利用電磁超聲的原理，通過對缺陷的回波與物體底面的回波的觀測來確定物體中缺陷的位置和大小。在實際檢測中主要以鋼絲繩、設備主軸以及其他關鍵金屬部件的缺陷檢測為主。對于鋼絲繩的檢測技術有很多，而利用電磁超聲波進行鋼絲繩的探傷檢測可以發揮出良好的效果，電磁超聲對波形模式的控制以及對部件復雜表面的適應性特點，都使電磁超聲檢測技術在鋼絲繩探傷檢測中要優于傳統檢測方法，同時在缺陷檢測的準確性也更高。主軸檢測在煤礦機械設備的檢測中也是十分重要的內容，主軸是煤礦機械設備的核心部件，一旦缺陷擴大或出現損壞，將會導致設備的癱瘓，主軸結構相較于鋼絲繩要更加簡單，因此在對主軸的探傷檢測過程中，使用電磁超聲檢測可以實現更加快速準確的缺陷探查。其他關鍵金屬部件的檢測主要包括，風機底座、焊縫、葉片部分的缺陷檢測，項道支護用的錨桿的檢測，礦用運輸設備的金屬部件檢測等。

3結束語

煤炭生產過程中機械設備的應用十分普遍，保障機械設備的部件質量是保障煤炭生產安全的必要條件，而電磁超聲無損檢測技術在煤炭機械設備的缺陷檢測中具有良好的效果。目前，電磁超聲無損檢測技術仍處于發展的過程中，相信隨著該技術的不斷完善，將會在未來的煤炭生產以及社會其他領域中獲得更大的發展空間。

【參考文獻】

電生磁范文第5篇

關鍵詞：單片機；超聲波測距；電磁鐵

Automobile electromagnet collision avoidance system based on ultrasonic distance measurer

Tong Guodong, Xu Hua, Liu Tiesheng, Yao Susu

Yancheng teachers university, Yancheng, 224002, China

Abstract: An automobile collision avoid system is proposed in this paper. On the one hand, the sound alarm unit in this system can give a warn signal to the driver to make the car slow down if distance of adjacent car is too near; on the other hand, the electromagnet is used to reduce the speed of the car. Thus, the automobile collision may be avoided effectively by the useage of the proposed system. When the power of the system is on, it firstly calculate the distance of adjacent cars via ultrasonic distance measurer. Then sound alarm unit will be triggered by the MCU to warn the driver slow down his car if the measured distance is smaller than the predetermined value. At the same time, the electromagnet unit is activated.

Key words: MCU; ultrasonic distance measurer; electromagnet

隨著汽車擁有量的不斷增加，安全駕駛越來越成為大家關注的焦點，特別是在天氣情況較差或司機處于相對疲勞狀態時，汽車防撞系統(Collision Avoidance System, CAS)的設計和需求就顯得更為重要和迫切[1]。目前的汽車防撞系統主要基于激光測距、紅外測距以及采用無線收發模塊等[2-4]，較新的方案還包括基于UWB技術的無線防撞系統[5]。已有的這些方案主要是根據系統測定的結果，通過語音提示司機人為減速來達到安全駕駛的目的；但是高速行駛中的汽車有著很大的慣性，剎車距離較長，完全依靠司機的臨時減速，特別是司機疲勞或者沒有集中注意力時，往往很難達到好的安全駕駛效果。

我們設計了一種能夠自動輔助減速的防撞裝置，使得汽車能夠自主提前減速，達到安全駕駛的目的。該設計以STC89C52單片機為主控單元，利用超聲波測距，在汽車與其他汽車的距離小于事先設定的安全距離時，啟動語音報警裝置，提醒司機減速，并同時啟動電磁鐵減速單元。該裝置成本低廉，設計簡單，汽車如果能夠配備該裝置，則可以在行駛過程中達到汽車自主輔助減速的目的。

1 系統工作原理

1.1 方案框圖

汽車電磁防撞裝置的具體框圖如圖1所示，該裝置由超聲波測距單元、單片機控制單元、語音報警單元以及電磁鐵減速單元和復位電路等部分組成。需要說明的是，該裝置需要在車前和車后都安裝，以起到較為全面的安全防撞作用。

圖1 汽車電磁防撞裝置框圖

汽車在行進過程中，車前和車后防撞裝置中的超聲波測距單元都處于工作狀態，當檢測到自身與其他汽車的距離小于安全距離時，系統將發送信息給主控單片機單元，單片機將發送相應指令給語音報警單元提示司機采取相應措施，同時汽車中的電磁鐵減速單元也會收到單片機的啟動指令，兩輛汽車的電磁鐵減速單元就會迅速啟動，電磁鐵減速單元可以都設置為同名N極，由于同性磁極的相互排斥作用，使得汽車能夠達到自主減速的目的，有效避免了汽車相撞的發生。如果未達到設定距離，則電磁鐵單元不會開啟，汽車處于正常行駛狀態，當然此時的超聲波測距單元仍然處于監測狀態。

1.2 系統工作模式

汽車防撞主要為正面防撞和追尾防撞兩類方式，每一類方式中除了在同一車道上的相撞之外，還有可能存在與其他車道上的車輛的左側相撞或右側相撞，具體的示意圖如圖2所示。

a 正面防撞示意圖

b 追尾防撞示意圖

圖2

圖2(a)所示為A車和B車在相向行駛時的示意圖，兩車車頭安裝的防撞裝置中的超聲波測距單元不斷監測距離，當檢測到兩車車頭之間的距離達到事先設定的安全距離時，啟動各自車頭防撞裝置中的減速單元，如圖2所示，都作為N極出現，則兩車間產生排斥力，達到自主減速的目的，起到防止正面相撞的效果。

圖2(b)中A車和B車同向行駛，存在追尾的風險，同理，當B車的車速相對較快，B車車頭和A車車尾防撞裝置中測距單元檢測到兩車之間的距離小于事先設定的安全距離時，各自向主控單片機發出信息，主控單片機分別下達啟動電磁減速單元的指令，使得B車車頭和A車車尾防撞裝置中的電磁減速單元開始工作，將B車車頭和A車車尾裝置中的磁極均設為N極，因此產生了排斥力，使得兩車有效避免了追尾相撞的事故。

在超聲波測距單元電路中，發射和接收超聲波的超聲傳感器，在距離監測中起著關鍵的作用，傳感器在發射超聲波時，能量呈扇形分布，但是并不是均勻分布的，一般以傳感器的中軸線方向為最強，而向兩邊逐漸減弱，當發射能量減小到一半左右時，此時的方向與中軸線的夾角稱為“波束角”，波束角是超聲波傳感器探測范圍的主要參數，一般在30°左右。因此除了圖2(a)和(b)的兩種情況外，傳感器還可以探測到相鄰車道中的汽車，起到左側防撞和右側防撞的效果。

通過超聲波測距單元電路，利用回波時間計算出相鄰汽車之間的距離，進而結合主控單片機，與事先設定的安全距離比較后，如果得出距離過近的結果，單片機啟動語音電路和電磁減速單元電路，一方面提醒司機減速，另一方面利用同極磁體的排斥力進行自主減速，最大限度起到正面防撞以及追尾防撞的效果。

2 系統硬件電路

2.1 主控單片機電路

系統中采用了低電壓、高性能的STC89C52單片機，它是STC89C51的增強型號，其中包含了可反復擦寫的8 kB的程序存儲器和12 B的RAM，器件采用高密度、非易失性存儲技術生產，可以完全兼容標準的MCS-51系統。

STC89C52單片機的工作電壓為5 V，最高的工作頻率為24 MHz，有40個引腳，其中包含32個雙向的I/O端口，2個全雙工通信口，2個讀寫口線以及3個16位的可編程定時計數器。該單片機中可反復擦寫的Flash存儲器可以有效降低開發的成本，使得STC89C52單片機得到了廣泛的使用。

2.2 語音報警單元電路

該部分采用ISD1420P語音芯片及電路實現語音報警提示功能，ISD1420P芯片內部包含片上時鐘、麥克風前置放大器等，它采用模擬存儲技術，能夠提供20秒的錄放時間，且斷電不丟失，語音質量高。

電路主要由駐極體話筒和揚聲器加少量電容電阻組成，實現語音信號的輸入輸出，并且用1個二極管作為錄音指示燈，通過8根地址線和2根錄放控制線與單片機相連。在錄音模式中，單片機將27腳置低，并送出相應的地址，從而實現分段錄音。錄音時發光二極管D1被點亮，D1熄滅表示錄音結束。在需要報警時，只需要由單片機P0口送出所需報警內容的存儲地址，給24腳一個下降沿信號，即開始放音，通過更改地址即可播放不同的預錄語音信號，如可以事先錄下“注意本車道正面防撞”“注意本車道追尾防撞”“注意左側車道追尾防撞”等多種可能的語音報警內容，供單片機在實際行駛過程中根據具體情況調用，語音芯片接口原理圖如圖3所示。

圖3 語音芯片ISD1420P接口原理圖

2.3 超聲波測距單元電路

該單元電路以超聲波的發射、接收單元為核心，發射探頭發射超聲波后，遇到障礙物返回，接收探頭接收到相應的信號，經過放大、整形等處理后發送給單片機，單片機根據超聲波的往返時間間隔以及傳播速度計算得障礙物的距離[6]。

在本系統中采用了DYP-ME007 V2超聲波測距模塊，圖4為其實物圖。管腳1～5分別定義為：Vcc，Trig，Echo，Out，GND。

該模塊包括了超聲波發射單元、超聲波接收單元和控制電路，以及溫度補償。該模塊可以提供0.02～5 m的測距范圍，當該模塊收到一個觸發信號后，發射單元將開始發射超聲波信號，如果探測范圍內有障礙物，則接收單元會收到返回的信號，利用發送信號和返回信號的時間差則可以計算得到障礙物的距離。

圖4 DYP-ME007模塊實物圖

使用該模塊時，需要占用單片機的兩個I/O口，一個I/O口作為觸發端，另一個I/O口作為回波PWM信號捕捉引腳。在開始寫入程序時，先在Trig引腳給一個大約為10 ms的高電平觸發信號，同時該模塊的內部將發出8個40 kHz的周期脈沖并檢測相應回波信號，同時讀出環境溫度，計算出真實的距離值，并將其變換成一個PWM的信號從Echo引腳輸出。因此只需要讀出PWM信號的高電平持續時間，由于該模塊帶有溫度補償，因此不管溫度為多少，距離計算時只需要用340 m/s即可，如果沒有收到回波信號，則模塊的回響信號腳將輸出約65 ms的電平，以防止發射信號的影響。

2.4 電磁鐵模塊

如圖5所示為電磁鐵的驅動原理圖，電磁鐵利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵，當電源斷開時，電磁鐵的磁性隨之消失。電磁鐵主要由線圈、鐵芯和銜鐵組成。本裝置采用U型電磁鐵作為小車防撞的主要設備，它包含一個U型鐵芯，兩個線圈和銜鐵，線圈面纏繞塑料帶表示線圈的繞向，電磁鐵做成U型可以使磁感線在工件內形成通路，能大大增強排斥力。本設計采用的是車頭和車尾裝配統一的U電磁鐵。車頭和車尾N極和S極都在同一側。能夠使兩個車同向和相向行駛時，都產生斥力。

圖5 電磁鐵驅動原理圖

當超聲波測距單元檢測到障礙物時，單片機P0口的相應管腳輸出低電平，光耦芯片(Optoislator1)內部的發光二極管發光，另一邊三極管由以前的截止狀態變為導通狀態，電源電壓加到電磁鐵P7上，電磁鐵開始正常工作。

3 結束語

筆者設計了一種以STC89C52單片機為控制核心的汽車電磁防撞裝置，在汽車的車前和車后普遍安裝該裝置時，汽車在行駛過程中，該車與其他相鄰汽車的超聲波測距電路均在監測工作狀態中，如果發現低于安全距離，則兩車一方面啟動各自系統中的語音報警裝置，提示司機人為減速，另一方面，各自系統的單片機發出信號，分別啟動電磁鐵單元電路，產生同性相斥的阻力，達到主動減速的目的，與司機的人為減速一起，最大限度上避免汽車的相撞，車前和車后安裝該裝置，還考慮到了正面防撞和追尾防撞兩種狀況。如果采用其他性能更好和探測范圍更大的超聲波測距單元[7]，或者超聲波測距陣列，可以提供更大范圍、更為準確的探測和防撞。

參考文獻

[1] 戴巍.現代汽車防撞系統[J].實用汽車技術,2006,3:5.

[2] 劉巖川,王玲芬,欒慧.基于激光測距技術的汽車防撞系統[J].儀表技術與傳感器,2008,11:96-98.

[3] 羅淳,熊慶國.智能汽車防撞報警器的設計開發[J].現代電子技術,2009,11:158-160.

[4] 張旭輝,朱宏輝.基于nRF24E1與TMC2023的汽車防撞系統的研制與實現[J].電子技術應用,2004,11:61-63.

[5] 王英,許可.基于UWB無線定位的汽車防撞系統設計[J].重慶郵電大學學報,2010,22(6):804-807.