超声波飞行时间
用回声测距离
超声波是高于人类通常听觉范围的声音。回声是物体反射回来的声音。TOF 是 Time of Flight,飞行时间,表示波传播所需的时间。本课选择的回声时间包括去程和回程。
实验台
改变电路设置,预测读数,再检查挑战结果。这些是教学模型,每课都会说明模型的假设。
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工作原理
0–40 °C 干燥空气速度的近似。选择有效回声,不模拟障碍物识别、假回声、湿度或空气不均匀。这是静态计算,不是实时传感器。
T 是摄氏温度,c 是声速,t 是往返秒数。c = 331.3 + 0.606T;距离 = c × t/2。往返所以除以二。1 ms = 0.001 s;米乘 100 得厘米。
难度
延伸阅读与电路配方
超声波飞行时间
等待可以变成尺子,就像听墙壁反射拍手声。真实接收器仍需识别哪个返回信号有用。
c = 331.3 + 0.606T; d = c × (t/1000)/2 × 100 cm; t [ms], T [°C]
延迟反映路径长度,不是物体大小。此模型不能在多个反射间选择。
实用关联
温度不变,往返时间翻倍,距离也翻倍。
模型之外
同一测得时间下,较暖空气给出更大计算距离。
值得避开的误区
时间已经往返,忘记 /2 会算成两倍。温度线性式只是近似,不保证所有空气条件的精度。
温度相同,时间翻倍。距离…
- 不变
- 减半
- 翻倍
延伸阅读
声速固定,距离与时间成正比。
近处返回
20 °C、2 ms。
34.342 cm。
暖空气中较远返回
40 °C、10 ms。
177.77 cm。
试试其他变化
20 °C 下比较 1、2、4 ms:预测 17.171、34.342、68.684 cm。