超聲波傳感器及其測距原理

  超聲波是指頻率高于 20KHz 的機械波。為了以超聲波作為檢測手段,必須產生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。

超聲波傳感器

  超聲波傳感器有發送器和接收器,但一個超聲波傳感器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化,即在發射超聲波的時候,將電能轉換,發射超聲波;而在收到回波的時候,則將超聲振動轉換成電信號。

  超聲波測距的原理一般采用渡越時間法 TOF(time of flight)。首先測出超聲波從發射到遇到障礙物返回所經歷的時間,再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離,即 其中 D 為傳感器與被測障礙物之間的距離, C 為聲波在介質中的傳輸速率。其中T為絕對溫度,在空氣中聲波傳波傳輸速311.4m/s。在測距精度不是很高的情況下,一般認為 C 為常數 340m/s。

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