传感器与信号处理
超声波传感器
超声波传感器用声音来测量距离:它发出一声音调极高的咔哒声——高到人耳听不见——然后倾听这声音撞到前方物体后弹回来的回声。由于声音在空气中以稳定且已知的速度传播,计量回声返回所花的时间,就能得出物体有多远。这很像蝙蝠在黑暗中辨路的方式,也像当你的保险杠靠近墙壁时、倒车雷达响得越来越快的原理。
它内部有一个小小的振动元件负责发出脉冲,随后安静下来、充当麦克风去接收返回的回声。等待越久,物体就越远。由于声音是以一个很宽的锥形扩散出去、而不是一束细窄的光束,所以这种传感器能告诉你最近的东西大致有多远,却说不出它的精确形状,也说不准它落在那个锥形里的哪一个方向上。
它的吸引力在于便宜、简单又结实,因此成了小型机器人和汽车上做基础避障与接近检测的常客。代价是:它远不如激光雷达精确;柔软或倾斜的表面会吞掉或偏转回声,使物体被漏看;而且它较慢,因为每一次读数都得等声音跑完一个来回。
一台小型扫地机器人用廉价的超声波传感器感到前方有一面墙,于是在撞上之前先减速,尽管它分不清自己靠近的是椅子腿还是门框。
足以避免撞上,哪怕它说不清那里究竟是什么。
超声波感测用的是声音的回声;激光雷达用的是光的回声——同样是飞行时间的思路,但光快得多,给出的细节也清晰得多。
又称
另见