智能汽車傳感器技術 隨堂測驗試題及答案 項目4 超聲波雷達認知、安裝與標定

一、填空題（每空3分，共30分）

1.超聲波測距、激光測距、毫米波測距的測距方式類似，都是將發(fā)射信號與回波信號進行

比較，得到（）、相位或頻率的差值，計算出發(fā)射與接收信號的（），再分

別根據機械波在空氣中的（），計算與障礙物的距離和相對速度。

答案：脈沖時間，時間差，傳播速度

題目解析：考察學生對汽車測距技術的理解情況，為重點題

2.攝像頭測距是通過（）算法識別符合預先建立模型的物體，通過多目攝像頭對同

一個物體的（）推算出距離。

答案：圖像，數(shù)據差異性

題目解析：考察學生對汽車測距技術的理解情況，為重點題

3.高精度的超聲波測距系統(tǒng)，會加裝（），提供溫度與超聲波傳播速度的修正。

答案：溫度雷達

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

4.聲波由聲源（）產生，聲波傳播的空間稱為（），頻率小于20Hz的

聲波稱為（）。

答案：振動，聲場，次聲波

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

5.超聲波衰減特性是指超聲波在傳播的過程當中其所攜帶的（）會有所減少。

答案：聲能量

題H解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

二、選擇題（每題3分，共24分）

1.以下傳感器中，適合近距離測距場景的是（）。

A.超聲波雷達

B.激光雷達

C.亮米波雷達

D.攝像頭

答案：A

題目解析：考察學生對汽車測距技術的理解情況，為重點題

2.以下受氣候影響小且遠距離探測能力高的環(huán)境感知傳感器是（）。

A.超聲波雷達

B.攝像頭

C.激光雷達

D.亳米波雷達

答案：I）

題目解析：考察學生對汽車測距技術的理解情況，為重點題

3.影響超聲波傳播速度的主要因素是（)O

A.介質的密度與溫度特性

B.介質的種類與形狀特性

C.介質的密度與彈性特性

D.介質的形狀與彈性特性

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

4.空氣中超聲波傳播速度的近似式為（）。

A.C=323+0.616

B.C=331.5+0.610

C.C=323-0.616

D.C=331.5-0.610

答案：B

題H解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

5.以下硬件成本最低的環(huán)境感知傳感器是（）。

A.超聲波雷達

B.攝像頭

C.激光雷達

D.亳米波雷達

答案：A

題目解析：考察學生對汽車測距技術的理解情況，為重點題

6.人耳可以聽到的聲波的頻率一般在（）之間。

A.10Hz?20kHz

B.20Hz?20kHz

C.20Hz?10kHz

D.30Hz?20kHz

答案：B

題H解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

7.超聲波的頻率為（）。

A.低于20Hz

B.20Hz?20kHz

C.高于20Hz

D.高于20kHz

答案：D

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

8.下圖表示的是超聲波的（）特性。

A.折射

B.反射

C.干涉

D.衰減

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為重點題

三、判斷題（每題3分，共24分）

1.次聲波的波長很長，因此能繞大型障礙物發(fā)生衍射，不易衰減、不易被水和空氣吸收。

答案：對

題FI解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

2.超聲波作用于液體時產生空化作用而形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長

大或突然破滅，小氣泡長大時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓，同時產生激波。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

3.超聲波的波長越長，繞射能力弱，反射能力強的特性越顯著。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

4.在超聲波雷達、激光雷達、亳米波雷達和攝像頭中，激光雷達的探測距離最長。

答案：對

題目解析：考察學生對汽車測距技術的理解情況，為難點題

5.二次反射的情況下，超聲波開關會收到恰好與一次反射相同的，經過2倍一次反射距離

的反射波。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

6.超聲波本身頻率很高，與一般聲波相比，它的功率很大。當超聲波頻率變大時，其波束

會隨著變窄，該聲波的定向傳播和反射能力會變強，它所攜帶的傳播能量也會遠遠大于具有

相同振幅的其他類型的聲波。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

7.當兩列超聲波在某種介質中傳播并相遇時，由于超聲波干涉現(xiàn)象的存在，會在兩列超聲

波輻射區(qū)的周圍會形成一個包含有最強和最弱振動的揚聲場。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

8.當聲音在空氣中傳播時，推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功，功率與聲波的頻率

成反比。

答案：錯

題H解析：考察學生對超聲波特性的理解情況，為難點題

四、簡答題（22分）

1.請結合圖說明超聲波的折射與反射現(xiàn)象。（12分）

答案：

在同樣的媒介中超聲波將直線傳播。但是，當超聲波在兩種不同的介質中傳播時，在這兩種

介質的分界面上會產生兩種不同的現(xiàn)象，一種是部分聲波被反射，另一種是其余的聲波會穿

過該分界面繼續(xù)傳播而產生折射，如圖所示。這種現(xiàn)象受媒介的種類'形狀的影響，在大氣

中，即使是遇到人體也會出現(xiàn)明顯的反射現(xiàn)象。

2.請說明超聲波產生衰減的原因。（10分）

答案：

（1）由聲束的擴散而引起的衰減。這種衰減只與波形和距離有關，而與介質無關。

（2）由散射而引起的衰減。當超聲波在不同的介質中傳播時，會產生散亂反射現(xiàn)象而使聲

能衰減。

（3）由吸收而引起的衰減。當聲波想要傳播時，質點需要振動而克服質點與質點之間的粘

滯力做功從而使聲能衰減。

二、填空題（每空3分，共30分）

1.超聲波測距模仿了（）的超聲波定位技術，利用超聲波發(fā)射后遇到障礙物（

）的原理來工作。

答案：蝙蝠，反射

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

2.超聲波幅值檢測法是將回收到的（）信號進行處理，并將其轉化為（

）,利用對該曲線的〔）分析來確定機械回波前沿最遠所能到達的距離。

答案：機械回波，包絡曲線，峰值

題H解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

3.如下圖所示，超聲波發(fā)射端TX發(fā)射的是具有（）頻率的（）的超聲波信

號。

0RX°/

答案：一定，短促

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

4.使用超聲波脈沖回波檢測法，障礙物與雷達之間的距離為（）。

答案：L=^

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

5.使用超聲波相位檢測法進行測距時，需要設置結構比較復雜的鑒別（）的電路

來進行（）處理。

答案：相位，回波信號

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

三、選擇題（每題3分，共24分）

1.以下超聲波測距方法中會將機械回波信號轉換為相應的電信號的是（）。

A.相位檢測

B.頻率檢測

C.幅值檢測

D.脈沖回波檢測

答案：D

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

2.超聲波的發(fā)射信號與機械回波之間的相位差為（）°

..s

A.A（p=（D--（pc

B.A（p=co1

2S

C.A（p=co——

2S

D.A（p=3—F5

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

3.超聲波相位測距法能測量的距離為（）。

A.10?70cm

B.15?70cm

C.10?75cm

D.15--75cm

答案：B

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

4.常溫下超聲波在空氣中傳播的速度約（）。

A.323m/s

B.331.5m/s

C.344m/s

I）.386m/s

答案：C

題1=1解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

5.以下超聲波測距方法中受溫度影響較大的是（）。

A.相位檢測

B.頻率檢測

C.幅值檢測

D.脈沖回波檢測

答案：I）

題目解析,：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

6.在使用超聲波相位檢測法進行測距時，障礙物與雷達之間的距離為（）。

A.S嗡（府一心）

B.S=E（N27r+3i）

a-外）

D.S=^—y（N27r+（Pi）

答案：D

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

7.以下超聲波測距方法中易受反射波影響是（）。

A.相位檢測

B.頻率檢測

C.幅值檢測

D.脈沖回波檢測

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題

8.以下超聲波測距方法中測量距離較小的是（）。

A.相位檢測

B.頻率檢測

C.幅值檢測

D.脈沖回波檢測

答案：A

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為重點題。

四、判斷題（每題3分，共24分）

1.蝙蝠等一些無目視能力生物作為防御天敵及捕獲獵物的生存手段，根據獵物或障礙物反

射回波的時間間隔，判斷獵物或障礙物的位置。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

2.在使用超聲波相位檢測法進行測距時，延遲的相位中所包含的整個周期的個數(shù)N由計數(shù)

器測得,不完整周期的相位值仍由相位比較器測得。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

3.超聲波相位測距法因精度高，成本低，所以被廣泛應用。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

4.對于不同障礙物，不管距離相不相同，機械回波的包絡都大致相同，但其幅值不同。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

5.由于機械回波的前沿到達時間環(huán)與回波的幅值時間t之間的時間差基本是固定不變的，

所以只要通過回波信號包絡圖的幅值確定回波幅度時間t,就可以確定障礙物距離超聲波雷

達的距離。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

6.超聲波幅值檢測法判斷距離所需的參數(shù)少且精度高。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

7.使用超聲波脈沖回波檢測法進行測距時，雷達的發(fā)射端輸入的是一定頻率的矩形波脈沖

串，而接收端輸出的是亳伏級的直流信號。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

8.非高精度的測距場景使用較多的測距方法是幅值檢測法。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波測距原理的理解情況，為難點題

五、簡答題（22分）

1.請對比幾種超聲波測距法，說明其優(yōu)缺點。（12分）

答案：

（1）超聲波相位檢測法

優(yōu)點：精度較高，

缺點：為了確定機械回波信號的相位，需要設置結構比較復雜的鑒別相位的電路來進行回波

信號處理，成本較高。此外，在實際應用中測量距離較小，僅約為15?70cm.

（2）超聲波幅值檢測法

優(yōu)點：算法簡單，僅通過回波幅值來判斷距離，

缺點：易受反射波的影響。

（3）超聲波脈沖回波檢測法

優(yōu)點：算法比較簡單，非高精度的測距場景使用較多，

缺點：超聲波傳播速度受溫度影響，需要進行溫度系數(shù)修正。

2.請根據以下超聲波測距原理圖，說明其測距方法。（10分）

/一

/

〃

》

/

/

/

_

答案:首先超聲波發(fā)射端TX發(fā)射具有一定頻率的短促的超聲波信號，同時啟動時鐘計數(shù)器，

直到接收端RX收到障礙物發(fā)射的機械回波信號，并轉換為相應的電信號。此時放大接收電

路會將電信號放大，控制器會識別該信號，同時時鐘計數(shù)器停止計數(shù)，讀出計數(shù)器數(shù)值即可

得到回波時間，從而計算出障礙物到雷達的距離。

三、填空題（每空3分，共30分）

1.超聲波雷達通過送波器（發(fā)射端）將超聲波向（）發(fā)送，通過收波器（接收端）

接收（），來檢測對象物的有無。

答案：對象物，反射波

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

2.下圖所示的是（）超聲波雷達。

發(fā)射探頭（TX）接收探頭（RX）

()Rx。

答案：直射式

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為重點題

3.超聲波雷達常用的材料是（）和（），都是通過材料的

（）效應來工作。

答案：壓電晶體，壓電陶瓷，壓電

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

4.換能器是指能將（）和（）之間的能量相互轉換的裝置。

答案：電能，機械能

題FI解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

5.下圖是超聲波接受電路圖，其中檢波電路利用二級管的（）和電容的

（）,檢出經放大后的脈沖信號的直流電壓以判斷有無回波信號。

答案：單向導通性，充放電

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

四、選擇題（每題3分，共24分）

1.汽車測距超聲波雷達主要使用的頻率是（）。

A.32kHz

B.40kHz

C.48kHz

D.58kHz

答案：B

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為重點題

2.APA的探測距離為（）。

A.15?250cm

B.30?250cm

C.15?500cm

D.30?500cm

答案：D

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為重點題

3.下圖是超聲波換能器的內部結構，其核心部件是（）。

A.防護網

B.錐形共振盒

C.壓電晶片

D.外殼

答案：C

題FI解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

4.超聲波頻率f與壓電晶片的厚度5的關系是（）。

A.成正比

B.成反比

C.成二次函數(shù)關系

D.不成比例

答案：B

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

5.直探頭式超聲波雷達如果沒有吸收塊，當激勵的電脈沖信號停止時,晶片將會繼續(xù)振蕩,

加長超聲波的—,使分辨率變)

A.脈沖寬度，差

B.脈沖寬度，好

C.脈沖幅度，差

D.脈沖幅度，好

答案：A

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

6.如下圖所示是超聲波發(fā)射電路的振蕩電路部分，()是該電路的定時元件，決定著

輸出矩形波正、負脈沖的寬度。

A.C1,C2,R1

B.C1,C2,R2

C.C1,RI,R2

D.C1,C2,RI,R2

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為重點題

7.如下圖所示是超聲波接收電路的放大電路部分，其中放大電路1放大的倍數(shù)是__,放

大電路2放大的倍數(shù)是一。()

放大電路1

放大電路2

A.10,10

B.10,100

C.100,10

D.100,100

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波市達的結構與原理的理解情況，為重點題

8.下圖是超聲波雷達在的應用，需要在車輛側方安裝4個___，經歷識別庫位和倒車

入庫2個階段。()

A.自動泊車庫位檢測，UPA

B.高速橫向輔助，UPA

C.自動泊車庫位檢測，APA

D.高速橫向輔助，APA

答案：C

題目解析：考察學生對超聲波雷達在ADAS中的應用的理解情況，為重點題。

五、判斷題(每題3分，共24分)

1.超聲波雷達通過計算從超聲波發(fā)射到接收所需要的時間和聲速的關系，來計算雷達和對

象物之間的距離。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為難點題

2.按照結構分類，超聲波雷達可以分為直射式和反射式。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為難點題

3.超聲波雷達頻率越高，靈敏度越高，水平與重直方向的探測角度也越大。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為難點題

4.APA安裝在汽車前后保險杠上，用于汽車前后障礙物的測距。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為難點題

5.在車前安裝4個UPA,車側安裝4個APA就可滿足自動泊車系統(tǒng)的需要。

答案：錯

題目解析：考察學生對超聲波雷達分類的理解情況，為難點題

6.壓電式超聲波雷達在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉換為超聲波，而在收到回波的時候，

則將超聲波轉換為電信號。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為難點題

7.壓電晶體具有若對壓電材料施加機械力，在電極間隨著力產生電動勢；若在電極間施加

電壓，則壓電材料會產生機械位移的可逆特性。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波雷達的結構與原理的理解情況，為難點題

8.特斯拉ModelS為了實現(xiàn)高速公路的巡航功能，在側方安裝的超聲波雷達是為了在高速

巡航工況時監(jiān)控側向車道是否有其他車輛接近。

答案：對

題目解析：考察學生對超聲波雷達在ADAS中的應用的理解情況，為難點題

六、簡答題（22分）

1.請說明40KHz超聲波雷達的工作原理。（8分）

答案：超聲波雷達之所以會發(fā)射頻率是40KHz的超聲波，是因為發(fā)射端對壓電晶片施加了

40kH