1、超声波测距原理目录原理 特点 分类原 理通 过 超 声 波 发 射 装 置 发 出 超 声 波 ，根 据 接 收 器 接 到 超 声 波 时的 时 间 差 就 可 以 知 道 距 离 了 。这 与 雷 达 测 距 原 理 相 似 。 超 声 波 发射 器 向 某 一 方 向 发 射 超 声 波 ，在 发 射 时 刻 的 同 时 开 始 计 时 ，超 声波 在 空 气 中 传 播 ，途 中 碰 到 障 碍 物 就 立 即 返 回 来 ，超 声 波 接 收 器收 到 反 射 波 就 立 即 停 止 计 时 。（超 声 波 在 空 气 中 的 传 播 速 度 为340m/s，根 据 计 时 器 记
2、录 的 时 间 t，就 可 以 计 算 出 发 射 点 距 障 碍 物的 距 离 (s)，即 ：s=340t/2） 特 点超 声 波 指 向 性 强 ，能 量 消 耗 缓 慢 ，在 介 质 中 传 播 的 距 离 较 远 ，因 而 超 声 波 经 常 用 于 距 离 的 测 量 ，如 测 距 仪 和 物 位 测 量 仪 等 都可 以 通 过 超 声 波 来 实 现 。利 用 超 声 波 检 测 往 往 比 较 迅 速 、方 便 、计算 简 单 、易 于 做 到 实 时 控 制 ，并 且 在 测 量 精 度 方 面 能 达 到 工 业 实用 的 要 求 ，因 此 在 移 动 机 器 人 的 研
3、制 上 也 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 为 了 使 移 动 机 器 人 能 自 动 避 障 行 走 ，就 必 须 装 备 测 距 系 统 ，以使 其 及 时 获 取 距 障 碍 物 的 距 离 信 息 （距 离 和 方 向 ）。本 文 所 介 绍 的三 方 向 （前 、左 、右 ）超 声 波 测 距 系 统 ，就 是 为 机 器 人 了 解 其 前 方 、左 侧 和 右 侧 的 环 境 而 提 供 一 个 运 动 距 离 信 息 。 分 类为 了 研 究 和 利 用 超 声 波 ，人 们 已 经 设 计 和 制 成 了 许 多 超 声 波发 生 器 。总 体 上 讲 ，超 声 波 发
4、生 器 可 以 分 为 两 大 类 ：一 类 是 用 电气 方 式 产 生 超 声 波 ，一 类 是 用 机 械 方 式 产 生 超 声 波 。电 气 方 式 包括 压 电 型 、磁 致 伸 缩 型 和 电 动 型 等 ；机 械 方 式 有 加 尔 统 笛 、液 哨 和气 流 旋 笛 等 。它 们 所 产 生 的 超 声 波 的 频 率 、功 率 和 声 波 特 性 各 不相 同 ，因 而 用 途 也 各 不 相 同 。目 前 较 为 常 用 的 是 压 电 式 超 声 波 发生 器 。 压 电 式 超 声 波 发 生 器 原 理 压 电 式 超 声 波 发 生 器 实 际 上 是 利 用 压
5、 电 晶 体 的 谐 振 来 工 作 的 。超 声 波 发 生 器 内 部 结 构 如 图 1 所 示 ，它 有 两 个 压 电 晶 片 和 一 个 共振 板 。当 它 的 两 极 外 加 脉 冲 信 号 ，其 频 率 等 于 压 电 晶 片 的 固 有 振荡 频 率 时 ，压 电 晶 片 将 会 发 生 共 振 ，并 带 动 共 振 板 振 动 ，便 产 生 超声 波 。反 之 ，如 果 两 电 极 间 未 外 加 电 压 ，当 共 振 板 接 收 到 超 声 波 时 ，将 压 迫 压 电 晶 片 作 振 动 ，将 机 械 能 转 换 为 电 信 号 ，这 时 它 就 成为 超 声 波 接 收 器 了 。 超 声 波 测 距 原 理
