超声波是指频率高于20KHz的声波。在超声波技术中,通常采用某个声源发出很短的脉冲声波,这些声波在空气中传播,当它遇到物体时,一部分被反射回来,回到声源处称为回波。根据声波从发射到接收所用的时间,可以计算物体到发射源的距离。
因此,超声波测距的原理可以概括为,发射超声波,接收回波,通过计算时间差来确定距离。
由于超声波在空气中的传播速度是固定的(约为340m/s),因此可以通过计算声波从发射到接收所用的时间来确定距离。但是,在实际应用中,往往需要对距离进行转换,比如将距离转换为时间或者将时间转换为距离。为了实现这种转换,需要知道声波在空气中的传播时间与距离之间的关系。
根据距离与时间的公式:距离=速度×时间,可以得知声波传播的时间是距离和速度的比值。而超声波在空气中的传播速度是约为340m/s,因此可以得到一个经验公式:距离=传播时间×340/2。
又因为在实际的超声波测距中,回波的时间通常是以微秒为单位的,而直接用340/2来计算距离会得到一个较大的数值,不方便使用。因此,经验公式被进一步简化为距离=传播时间×58,其中58=340/2/1000000(c++中的语言是1us = 1mS/1000,所以除以的值为1000000)。
通常情况下,超声波测距中除以58的误差主要来自两个方面。
第一个方面是声波在空气中传播速度的变化。空气中的温度、湿度、压强等因素都会影响超声波的传播速度,因此当测距时需要考虑这些因素对声波传播时间的影响。
第二个方面是测量系统本身的误差。例如,声波发射和接收器之间的距离、声源和接收器的位置、时钟的精度等都可能对测量结果产生一定的影响。因此,在实际应用中,需要对超声波测距系统进行精确的校准和调试,以保证测量结果的准确性。
除以58的公式是根据超声波在空气中的传播速度计算得出的经验公式,适用于一般的超声波测距应用。但是,在一些特殊情况下,这个公式可能不适用。
例如,在高温、高湿等恶劣环境下,空气中的传播速度会发生较大的变化,此时需要重新计算距离与传播时间的关系。另外,当超声波传播的介质不是空气时,比如是液体、固体等其他介质,由于这些介质的传播速度不同,需要使用不同的公式进行计算。
因此,在实际使用中,需要根据具体的情况进行测量,并根据实际情况对除以58的公式进行微调和修正,以保证测量的准确性。