超声波传感器的原理
2009-10-13 21:17:45 阅读375 评论0 字号：大中小
超声波传感器的原理？
超声波传感器是用来测量物体的距离。首先，超声波传感器会发射一组高频声波，一般为40-45KHz，当声波遇到物体后，就会被反弹回，并被接受到。通过计算声波从发射到返回的时间，再乘以声波在媒介中的传播速度（344 米/秒，空气中）。就可以获得物体相对于传感器的距离值了。如图：
声波换能器特性
声波换能器就好比一个喇叭，能将电流信号转换成高频声波，或者将声波转换成电信号。（其实多数喇叭都可以当作话筒用，用喇叭代替麦克风，也是可以的，只不过麦克风将声波转化成电信号的能力比较强一点。所以，更加灵敏一点。）
换能器在将电型号转化成声波的过程中，所产生的声波并不是理想中的矩形，而是一个类似花瓣一样形状.
值得一提的是，在实际应用中，产生的波形应该是三维的，类似柱状体（我们在试验中测得锥角大约30度）。
对于机器人的应用来说，超声波传感器主要用来探测物体的距离以及相对于传感器的方位，以便可以进行避障动作。最理想就是矩形，不但可以准确的获得物体的距离值，也可以准确的获得方位值，就是正前方（方位很重要实验中深有体会）。但是实际上，超声波的波束根据应用不同，有宽波束，和窄波束。宽波束的传感器会检测到任何在波束范围的物体，它可以检测到物体的距离，但是确无法检测到物体的方位，误差{zg}会有100度左右，机器人将无法准确的确定其避障的动作。当然，作为只要探测物体有或者无的用途来说，宽波束的传感器是比较理想的。同理，窄波束可以相对宽波束获得更加xx的方位角。在选择超声波传感器的时候，这个波形特性是必须要考虑的。
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