超聲波傳感器測距的原理

　　超聲波信號(hào)是指人類聽力范圍以上的信號(hào)，大約為30到480 kHz.對(duì)于超聲波感應(yīng)，最廣泛使用的范圍是40到70 kHz.頻率決定范圍和分辨率；較低的頻率產(chǎn)生最大的感應(yīng)范圍。常用頻率為58 kHz,測量分辨率為1厘米（cm），范圍最大為11米。在300 kHz時(shí)，分辨率可能低至1毫米。但是，此頻率范圍的最大距離約為30 cm。

　　超聲波收發(fā)器通過壓電換能器輻射信號(hào)。當(dāng)該信號(hào)撞擊目標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)。該信號(hào)在收發(fā)器處接收，收發(fā)器測量發(fā)送和返回的時(shí)間。然后，使用空氣中的聲速計(jì)算距離D。

　　自由空間中的聲音速度（以英尺/秒為單位）為1120.該值隨溫度和其他周圍因素而變化，但是它是用于范圍計(jì)算的良好平均值。

　　D是超聲信號(hào)的總往返行程，T是發(fā)送和接收的時(shí)間（以秒為單位）。那么往返距離為：

　　D = 1120（T）

　　收發(fā)器與遠(yuǎn)程目標(biāo)之間的實(shí)際距離是D的一半。

　　超聲波避障：

　　超聲波其實(shí)就是聲波的一種，因?yàn)轭l率高于20kHz，所以人耳聽不見，并且指向性更強(qiáng)。

　　超聲波測距的原理比紅外線更加簡單，因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K物會(huì)反射，而聲波的速度已知，所以只需要知道發(fā)射到接收的時(shí)間差，就能輕松計(jì)算出測量距離，再結(jié)合發(fā)射器和接收器的距離，就能算出障礙物的實(shí)際距離。

　　超聲波測距相比紅外測距，價(jià)格更加便宜，相應(yīng)的感應(yīng)速度和精度也遜色一些。同樣，由于需要主動(dòng)發(fā)射聲波，所以對(duì)于太遠(yuǎn)的障礙物，精度也會(huì)隨著聲波的衰減而降低，此外，對(duì)于海綿等吸收聲波的物體或者在大風(fēng)干擾的情況下，超聲波將無法工作。

　　避障技術(shù)作為增加無人機(jī)安全飛行的保障也隨著技術(shù)的發(fā)展日新月異?！副苷瞎δ堋棺鳛闊o人機(jī)在飛行過程中，通過其傳感器收集周邊環(huán)境的信息，測量距離從而做出相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令，從而達(dá)到「避障」的作用，帶來的最直接的好處就是，以往一些人為疏忽造成的撞擊，現(xiàn)在都能經(jīng)由避障功能去避免，既保障了無人機(jī)飛行安全的同時(shí)，也避免了對(duì)周圍人員財(cái)產(chǎn)的損害，讓飛無人機(jī)的門檻進(jìn)一步得到了降低。目前，無人機(jī)的避障技術(shù)中最為常見的是超聲波傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器以及視覺傳感器。

　　超聲波應(yīng)用

　　超聲波技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，最大的領(lǐng)域可能是接近檢測和距離測量。其他包括儲(chǔ)罐，流量測量系統(tǒng)和成像產(chǎn)品中的液位檢測。大多數(shù)較新的應(yīng)用都針對(duì)消費(fèi)電子，汽車和工業(yè)/機(jī)器人領(lǐng)域。