超聲波傳感器的工作原理

超聲波傳感器是用來測量物體的間隔。開始，超聲波傳感器會發射一組高頻聲波，一般為40-45KHz，當聲波遇到物體后，就會被反彈回，并被接受到。通過計較聲波從發射到返回的時間，再乘以聲波在前言中的傳布速率（344 米/秒，空氣中）。就可以獲得物體相對于傳感器的間隔值了。

聲波換能器特性

聲波換能器就好比一個喇叭，能將電流燈號轉換成高頻聲波，或者將聲波轉換成電燈號。（其實多數喇叭都可以看成發話器用，不信朋友們可以去試一下，用喇叭取代麥克風，也是可以的，只但是麥克風將聲波轉化成電燈號的才氣相對強一點。所以，加倍生動一點。）

換能器在將電型號轉化成聲波的歷程中，所發生的聲波并不是理想中的矩形，，而是一個相似花瓣同樣形狀，值得一提的是，在現實應用中，發生的波形應該是三維的，相似柱狀體。

對于機械人的應用來說，超聲波傳感器主要用來探測物體的間隔以及相對于傳感器的方位，以便可以進行避障動作。非常理想即是矩形，不但可以切確的獲得物體的間隔值，也能夠切確的獲得方位值，即是正前面。但是現實上，超聲波的波束憑據應用不同，有寬波束，和窄波束。寬波束的傳感器會檢驗到任安在波束局限的物體，它可以檢驗到物體的間隔，但是確無法檢驗到物體的方位，誤差非常高會有100度左右，機械人將無法切確確鑿定其避障的動作。固然，作為只要探測物體有或者無的用途來說，寬波束的傳感器是相對理想的。同理，窄波束可以相對寬波束獲得加倍切確的方位角。在選定超聲波傳感器的時候，這個波形特性是務必要考慮的。

超聲波的疑問

超聲波傳感器應用起來道理簡單，也非常利便，老本也非常低。但是當前的超聲波傳感器都有少許缺點，好比，反射疑問，噪音，交叉疑問。

反射疑問：

若被探測物體永遠在合適的角度，那超聲波傳感器將會獲得切確的角度。但是可憐的是，在現實應用中，非常少被探測物體是能被切確的檢驗的。

三角誤差，當被測物體與傳感器成必然角度的時候，所探測的間隔和現實間隔有個三角誤差。

做鏡面反射，這個疑問和高中物理中所學的光的反射是同樣的。在特定的角度下，發出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去，所以無法發生回波，也就無法發生間隔讀數。這時超聲波傳感器會輕忽這個物體的存在。

屢次反射。這種現象在探測墻角或者相似布局的物體時相對多見。聲波經過屢次反彈才被傳感器汲取到，所以現實的探測值并不是真實的間隔值。

這些疑問可以通過應用多個根據必然角度排列的超聲波圈來辦理。通過探測多個超聲波的返回值，用來挑選出切確的讀數。

噪音：

固然多數超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz，遠遠高于人類能夠聽到的頻率。但是四周環境也會發生相似頻率的噪音。好比，電機在轉動歷程會發生必然的高頻，輪子在相對硬的大地上的沖突所發生的高頻噪音，機械人本身的抖動，乃至當有多個機械人的時候，其它機械人超聲波傳感器發出的聲波，這些都會惹起傳感器汲取到錯誤的燈號。

這個疑問可以通過對發射的超聲波進行編碼來辦理，好比發射一組是非不同的音波，惟有當探測頭檢驗到相像組合的音波的時候，才進行間隔計較。如許可以有用的避免因為環境噪音所惹起的誤讀。

交叉疑問：

交叉疑問是當多個超聲波傳感器根據必然角度被安置在機械人上的時候所惹起的

超聲波X發出的聲波，經過鏡面反射，被傳感器Z和Y獲得，這時Z和Y會憑據這個燈號來計較間隔值，從而無法獲得切確的測量。

辦理的技巧可以通過對每個傳感器發出的燈號進行編碼。讓每個超聲波傳感器只聽本人的聲響。