超声波传感器的工作原理

超声波传感器是用来测量物体的间隔。开始，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。通过计较声波从发射到返回的时间，再乘以声波在前言中的传布速率（344 米/秒，空气中）。就可以获得物体相对于传感器的间隔值了。

声波换能器特性

声波换能器就好比一个喇叭，能将电流灯号转换成高频声波，或者将声波转换成电灯号。（其实多数喇叭都可以看成发话器用，不信朋友们可以去试一下，用喇叭取代麦克风，也是可以的，只但是麦克风将声波转化成电灯号的才气相对强一点。所以，加倍生动一点。）

换能器在将电型号转化成声波的历程中，所发生的声波并不是理想中的矩形，，而是一个相似花瓣同样形状，值得一提的是，在现实应用中，发生的波形应该是三维的，相似柱状体。

对于机械人的应用来说，超声波传感器主要用来探测物体的间隔以及相对于传感器的方位，以便可以进行避障动作。非常理想即是矩形，不但可以切确的获得物体的间隔值，也能够切确的获得方位值，即是正前面。但是现实上，超声波的波束凭据应用不同，有宽波束，和窄波束。宽波束的传感器会检验到任安在波束局限的物体，它可以检验到物体的间隔，但是确无法检验到物体的方位，误差非常高会有100度左右，机械人将无法切确确凿定其避障的动作。固然，作为只要探测物体有或者无的用途来说，宽波束的传感器是相对理想的。同理，窄波束可以相对宽波束获得加倍切确的方位角。在选定超声波传感器的时候，这个波形特性是务必要考虑的。

超声波的疑问

超声波传感器应用起来道理简单，也非常利便，老本也非常低。但是当前的超声波传感器都有少许缺点，好比，反射疑问，噪音，交叉疑问。

反射疑问：

若被探测物体永远在合适的角度，那超声波传感器将会获得切确的角度。但是可怜的是，在现实应用中，非常少被探测物体是能被切确的检验的。

三角误差，当被测物体与传感器成必然角度的时候，所探测的间隔和现实间隔有个三角误差。

做镜面反射，这个疑问和高中物理中所学的光的反射是同样的。在特定的角度下，发出的声波被光滑的物体镜面反射出去，所以无法发生回波，也就无法发生间隔读数。这时超声波传感器会轻忽这个物体的存在。

屡次反射。这种现象在探测墙角或者相似布局的物体时相对多见。声波经过屡次反弹才被传感器汲取到，所以现实的探测值并不是真实的间隔值。

这些疑问可以通过应用多个根据必然角度排列的超声波圈来办理。通过探测多个超声波的返回值，用来挑选出切确的读数。

噪音：

固然多数超声波传感器的工作频率为40-45Khz，远远高于人类能够听到的频率。但是四周环境也会发生相似频率的噪音。好比，电机在转动历程会发生必然的高频，轮子在相对硬的大地上的冲突所发生的高频噪音，机械人本身的抖动，乃至当有多个机械人的时候，其它机械人超声波传感器发出的声波，这些都会惹起传感器汲取到错误的灯号。

这个疑问可以通过对发射的超声波进行编码来办理，好比发射一组是非不同的音波，惟有当探测头检验到相像组合的音波的时候，才进行间隔计较。如许可以有用的避免因为环境噪音所惹起的误读。

交叉疑问：

交叉疑问是当多个超声波传感器根据必然角度被安置在机械人上的时候所惹起的

超声波X发出的声波，经过镜面反射，被传感器Z和Y获得，这时Z和Y会凭据这个灯号来计较间隔值，从而无法获得切确的测量。

办理的技巧可以通过对每个传感器发出的灯号进行编码。让每个超声波传感器只听本人的声响。