单片机超声波测距原理及实践

超声波的指向性强，能量消耗缓慢，遇到障碍物反射效率高，是测距的良好载体，所以基于超声波的测距系统应用比较广泛。超声测距属于非接触式测量方式。与其他方法相比，如电磁测距方法或光学测距方法，它不受光线和被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此，超声波测距的方法在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也比其他方法高。

超声波测距的原理比较简单，就是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可以计算出距离障碍物的距离。这与雷达测距原理是相似的，不同的是雷达发射的是电磁波。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻开始计时，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时就立即停止计时。已知超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t（s），就可以计算出发射点距障碍物的距离S（m），即S=340/2t=170t。(www.xing528.com)

在利用超声波测距时，对超声波的频率的选择也有要求，如果频率取得太低，则外界的杂音干扰就会比较多，干扰测量；如果频率取得太高，则超声波在传播过程中衰减就会比较大，也影响测量。一般在超声波测量中，常用40kHz的超声波，这样既能保证超声波的衰减程度能够被接受，又具有一定的抗干扰性能。