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超聲波傳感器原理簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，但目前的超聲波傳感器存在反射問(wèn)題、噪聲、交叉問(wèn)題等缺點(diǎn)。

 

1.反思問(wèn)題

 

如果被檢測(cè)的物體總是處于正確的角度，超聲波傳感器就會(huì)得到正確的角度。不幸的是，在實(shí)踐中，很少有物體被正確地檢測(cè)到。

 

可能有幾個(gè)錯(cuò)誤：

 

二、三角誤差

 

當(dāng)被測(cè)物體與傳感器處于一定角度時(shí)，檢測(cè)到的距離與實(shí)際距離之間存在三角形誤差。

 

3.鏡面反射

 

這個(gè)問(wèn)題和高中物理學(xué)到的光的反射是一樣的。在一個(gè)特定的角度上，發(fā)出的聲波被平滑物體的鏡子反射出來(lái)，這樣就不能產(chǎn)生回聲，也不能產(chǎn)生遠(yuǎn)距離讀數(shù)。這時(shí)，超聲波傳感器就會(huì)忽略物體的存在。

 

4.多重反射

 

這種現(xiàn)象在探測(cè)墻壁或類(lèi)似結(jié)構(gòu)物體的角時(shí)更為常見(jiàn)。聲波在被傳感器接收之前多次反彈，因此實(shí)際測(cè)量值不是真實(shí)的距離值。

 

這些問(wèn)題可以通過(guò)在一定角度上排列的多個(gè)超聲圓來(lái)解決。通過(guò)檢測(cè)多個(gè)超聲波的返回值來(lái)篩選正確的讀數(shù)。

 

5.噪音

 

雖然大多數(shù)超聲波傳感器的工作頻率為40-45千赫，但它們的頻率遠(yuǎn)高于人類(lèi)所能聽(tīng)到的頻率。但周?chē)h(huán)境會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似頻率的噪音。例如，電機(jī)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的高頻，由于車(chē)輪在硬地面上的摩擦而產(chǎn)生的高頻噪聲，機(jī)器人本身的抖動(dòng)，甚至當(dāng)有多個(gè)機(jī)器人時(shí)，其他機(jī)器人超聲波傳感器發(fā)出的聲波也會(huì)導(dǎo)致傳感器接收錯(cuò)誤的信號(hào)。

 

這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)發(fā)射的超聲波進(jìn)行編碼來(lái)解決，例如傳輸一組不同長(zhǎng)度的聲波，并且只有當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到相同的聲波組合時(shí)才計(jì)算距離。這可以有效地避免環(huán)境噪聲造成的誤讀。

 

6.交叉問(wèn)題

 

當(dāng)機(jī)器人在一定角度上安裝多個(gè)超聲波傳感器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交叉問(wèn)題。由反射鏡反射的超聲波X發(fā)出的聲波由傳感器Z和Y獲得，而Z和Y則根據(jù)這一信號(hào)計(jì)算距離值，因此無(wú)法得到正確的測(cè)量結(jié)果。

 

解決方案可以通過(guò)對(duì)每個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行編碼來(lái)解決。讓每個(gè)超聲波傳感器只聽(tīng)自己的聲音。