感測器與訊號處理

超聲波感測器

超聲波感測器用聲音來測量距離:它發出一聲音調極高的咔噠聲——高到人耳聽不見——然後傾聽這聲音撞到前方物體後彈回來的回聲。由於聲音在空氣中以穩定且已知的速度傳播,計量回聲返回所花的時間,就能得出物體有多遠。這很像蝙蝠在黑暗中辨路的方式,也像當你的保險桿靠近牆壁時、倒車雷達響得越來越快的原理。

它內部有一個小小的振動元件負責發出脈衝,隨後安靜下來、充當麥克風去接收返回的回聲。等待越久,物體就越遠。由於聲音是以一個很寬的錐形擴散出去、而不是一束細窄的光束,所以這種感測器能告訴你最近的東西大致有多遠,卻說不出它的精確形狀,也說不準它落在那個錐形裡的哪一個方向上。

它的吸引力在於便宜、簡單又結實,因此成了小型機器人和汽車上做基礎避障與接近檢測的常客。代價是:它遠不如光達精確;柔軟或傾斜的表面會吞掉或偏轉回聲,使物體被漏看;而且它較慢,因為每一次讀數都得等聲音跑完一個來回。

一台小型掃地機器人用廉價的超聲波感測器感到前方有一面牆,於是在撞上之前先減速,儘管它分不清自己靠近的是椅子腿還是門框。

足以避免撞上,哪怕它說不清那裡究竟是什麼。

超聲波感測用的是聲音的回聲;光達用的是光的回聲——同樣是飛行時間的思路,但光快得多,給出的細節也清晰得多。

又稱
sonarultrasonic rangefinder超声波测距聲納