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

搭建 · 观察
通电：20 °C、2 ms，得到 343.42 m/s、34.342 cm。
需要提示？
T=20 °C; t=2 ms → c=343.42 m/s; d=34.342 cm
探索 · 探索
保持 2 ms，选 0 °C：331.3 m/s、33.13 cm。
需要提示？
T=0 °C; t=2 ms → c=331.3 m/s; d=33.13 cm
独立解题 · 解决
选 40 °C、10 ms：355.54 m/s、177.77 cm。
需要提示？
T=40 °C; t=10 ms → c=355.54 m/s; d=177.77 cm

延伸阅读与电路配方

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。

温度不变，往返时间翻倍，距离也翻倍。

同一测得时间下，较暖空气给出更大计算距离。

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。

20 °C、2 ms。

34.342 cm。

40 °C、10 ms。

177.77 cm。

20 °C 下比较 1、2、4 ms：预测 17.171、34.342、68.684 cm。