DIY - PIC：超聲波傳感器介紹 (一百六十三)

DIY - PIC：超聲波傳感器介紹  (一百六十三)： 

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研製而成的傳感器 (Ultrasonic Sensors) 或稱為超聲波換能器 (Ultrasonic Transducers)，用來測量物體的距離。超聲波是指頻率高於 20kHz 的機械波，超聲波傳感器會發射一組高頻聲波，一般頻率為 23-25kHz 或 40-45kHz，當聲波遇到物體後，就會被反射回來，通過超聲波接收器並計算聲波從發射到返回的時間，再乘以聲波在媒介中的傳播速度（空氣中 340米/秒），就可以獲得物體相對於傳感器的距離值了。

超聲波傳感器

超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分介面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。

超聲波測距原理

超聲波測距的工作原理 
從發送到接收的回波 (Echo) 的脈衝的時間是超聲波通過空氣來回所花費的時間，由於聲音的速度是恆定的，通過空氣測量反射回波的時間，可以計算出距離的對象，可使用以下公式： 

距離=（s * t）/ 2（m）

您需要的距離除以2的往返距離，即從發射機到對象，然後再返回。 

聲音在空氣中的速度是有少許變 330m/s  (33000cm/s) 在0ºC，在室溫  20ºC 〜340m / s (340000mm/s)。聲音大約行走 1cm 需要 1/34000= 29.4us。

s [m/s]	the speed of sound in air
t [s]	the round trip echo time.

有時間延遲

往返時間	距離
t = 588us	10cm
t = 5.8ms	1m

超聲波距離感測器不能精確測量的三種情況

超聲波傳感器主要由壓電晶片組成 (Horn-Type Piezoelectric)，主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波感測器是一種可逆感測器，它可以將電能轉變成機械振盪而產生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能，所以它可以分成發送器或接收器，有的超聲波感測器既作發送，也能作接收，超聲波傳感器的工作頻率就是壓電晶片的共振頻率，當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。 

超聲波換能器結構

超聲波測距電路方塊圖 - 資料來源：Murata

超聲波測距電路圖 - 資料來源 ：Murata

2013年 1月2日 天氣報告

氣溫：15.2 度 @ 22:00

相對濕度：百分之67%

天氣：大致多雲