對(duì)于第一個(gè)問題：
超聲波測距,通常在10米以內(nèi),但也有個(gè)別廠家做到幾十米甚至百米的.超聲波測距有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、頻率越高,精度也越高,但檢測距離越近（空氣衰減增大）；2、輸出功率越高、靈敏度越高,檢測距離也越遠(yuǎn)（雖然是廢話,但我必須寫上）；3、通常檢測角度小的,測距范圍略遠(yuǎn)；4、以上因素所造成的影響加起來,可能沒有被測物體帶來的影響更大：例如一個(gè)剛性表面（例如鋼板）和一根鐵絲、或者在鋼板表面鋪滿吸音綿、或者把鋼板與探頭法線夾角從垂直改為傾斜45度等等,這些因素所帶來的影響最大的.這也許不太容易理解,如果把超聲波比作可見光,那么剛性表面可以理解成鏡子,要想讓你發(fā)現(xiàn)距離很遠(yuǎn)的人,對(duì)方用鏡子‘晃’你是最好不過的了.但如果把鏡子罩上黑紙,或者把鏡子傾斜45度所帶來的影響,你我可想而知,超聲波也一樣.
第二個(gè)問題：
一個(gè)單片機(jī)上同時(shí)使用幾個(gè)不同頻率的超聲波模塊,這就是軟件程序的問題,沒有什么難度,大學(xué)生就可以做,我想你一定也沒問題.關(guān)于測距模塊,從20KHz~400KHz,測距范圍從0.1m~30m這些都不難購到,技術(shù)也不是很難.問題是,你能找到這么多頻率的探頭么?雖然超聲波探頭的各種頻率都有,但它是針對(duì)量程來劃分的,同一個(gè)量程里,頻率都很接近（例如3-10米測距基本都是40KHz）.你要在同一個(gè)量程里找出4種不同頻率來,恐怕是有難度的.當(dāng)然你也可以用4種不同的頻率來驅(qū)動(dòng)同一種探頭.可是,若4個(gè)頻率中的某個(gè)頻率與探頭的中心頻率差別大了（例如超過5%）,會(huì)導(dǎo)致效率大幅減低,如果頻率差別小了,識(shí)別、區(qū)分他們又有困難,例如對(duì)于一個(gè)40KHz的探頭,一般廠家規(guī)定的下限和上限也就是38KHz~42KHz,我們就算冒險(xiǎn)用到37KHz~43KHz（從可靠性和穩(wěn)定性考慮,我不贊成這么用）,你需要區(qū)分37KHz、39KHz、41KHz、43KHz四種頻率的反饋信號(hào),如此以來,常規(guī)的測距電路是不能用了,你需要研究一種全新的測距方案來識(shí)別他們,而且不能影響正常的計(jì)時(shí)精度,我建議你參考一些微波雷達(dá)的技術(shù).第一個(gè)問題里面，我需要的測距是在十米以內(nèi)的，并且發(fā)射器和接收器是分開的，也就是接收器裝在被測物體上面，測距的時(shí)候不需要聲波反彈，所以不存在被測物體對(duì)測距影響的問題。第二個(gè)問題里面，如果說舍棄4個(gè)探頭的方案，使用2個(gè)探頭的話，是否可行性會(huì)增加一些？用標(biāo)準(zhǔn)的40KHz的探頭能否很好地完成識(shí)別區(qū)分，又不過多影響效率？最好可以依照上面所述的條件幫忙推薦幾個(gè)探頭的型號(hào)，謝謝咯~~O(∩_∩)O~如果對(duì)射10米，那么只相當(dāng)于測距5米甚至更低，實(shí)現(xiàn)起來較容易，但要注意角度要對(duì)準(zhǔn)了，最好在法線7度以內(nèi)。如果只要兩個(gè)頻率，我看就不必在信號(hào)識(shí)別上下太大功夫了，可以直接考慮雙探頭，一個(gè)40KHz加一個(gè)100KHz探頭，優(yōu)點(diǎn)是探頭尺寸都比較小，缺點(diǎn)是100KHz在10米外信號(hào)可能較弱，或者角度要求較高；或者采用40KHz+25KHz（或30KHz/32KHz），20~32KHz這類探頭幾十米都沒問題，但通常尺寸較大?？傊?，在20KHz~100KHz范圍內(nèi)選兩個(gè)頻率較容易區(qū)分（通過高Q值的帶通濾波器區(qū)分，例如MAX系列的帶通IC）、尺寸可以接受的探頭即可。如果很著急，我覺得現(xiàn)在你可以著手聯(lián)系廠家選擇幾個(gè)樣品回來測試了，樓下的‘超聲波培訓(xùn)師上官明禹’就是個(gè)探頭廠家，可以找他試試，別忘了把最佳答案留給我就行了^^。哈哈，還有點(diǎn)問題。1-超聲波測距可不可以不受角度的限制？也就是說，接收器安裝在被測距物體上，且被測距物體的距離一定在10m以內(nèi)，但發(fā)射器和接收器的空間位置關(guān)系是不確定的，或者是只能確定面向，但是無法確定具體的方向。如果不容易實(shí)現(xiàn)的話，那一般探頭的有效角度是多少？2-10m以內(nèi)，精度在1cm左右的話，容易實(shí)現(xiàn)么，20KHz-100KHz的范圍內(nèi)是不是一般的探頭都可以達(dá)到這個(gè)精度？或者一般可以達(dá)到多少的精度？1厘米精度，應(yīng)該選頻率稍高的探頭（當(dāng)然不能太高，太高了空氣損耗大），對(duì)于35KHz的超聲波，波長接近1cm，為了確保1cm精度只能發(fā)射2個(gè)脈沖。對(duì)于100KHz的超聲波，可以發(fā)射6個(gè)脈沖。對(duì)于接收電路來說，無論識(shí)別2個(gè)脈沖還是6個(gè)脈沖，技術(shù)上都不是難事，難的是如果區(qū)分干擾信號(hào)和正常信號(hào)，對(duì)于2個(gè)脈沖的‘正?！盘?hào)來說，它和一些偶發(fā)的‘雜音’或干擾不太容易區(qū)分，也就是說2個(gè)脈沖的識(shí)別策略容易受到干擾，而6個(gè)脈沖就easy多了，這也是大多數(shù)測距模塊使用的方案，也就是為什么頻率越高精度也越容易做到更高的主要原因之一。因此，如果要實(shí)現(xiàn)1cm精度，應(yīng)該傾向40KHz以上的頻率。 對(duì)于多角度，你只能用多個(gè)探頭來實(shí)現(xiàn)了，雖然在近距離時(shí)，超聲波探頭的輻射角度很大，但在10米處，范圍已經(jīng)很小了。多個(gè)探頭，可以用升壓變壓器的多路次級(jí)來實(shí)現(xiàn)，不難。 或者，換一個(gè)思路，考慮一下電磁波的調(diào)頻連續(xù)波（FMCW），用兩路互不干擾的單元射調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，在接收端檢測其相位差，也許可以識(shí)別其距離。最后最后最后一個(gè)追問了。第一個(gè)問題：40KHz頻率的探頭，十米的有效角度大約是多少？5米呢？100KHz的探頭呢？第二個(gè)問題：最后一句“也許可以識(shí)別其距離”是勾起我的好奇心呢，還是卻是你也不確定能不能準(zhǔn)確的達(dá)到測量效果.....?沒事，再追問幾個(gè)也沒關(guān)系，解決問題是關(guān)鍵。40KHz的探頭在10米、5米的有效角度，需要看探頭的產(chǎn)品說明書（其中有各角度的dB值），還要參考接收探頭的靈敏度，還有5米和10米的空氣衰減，包括空氣中含水量、氣壓等因素造成的影響。最后，還要考慮你的電路所能達(dá)到的靈敏度（多大的信號(hào)能有效觸的發(fā)響應(yīng)？）。所以這個(gè)角度我很難準(zhǔn)確給你算出來，如果我是你，我也許會(huì)把探頭買回來實(shí)測。從經(jīng)驗(yàn)大致估計(jì)，由于是直射而不是反射，用兩個(gè)15度的探頭對(duì)射，40KHz在10米距離估計(jì)能有30度左右；在5米距離估計(jì)有45度范圍；1米距離估計(jì)有90度范圍；同樣的距離下，100KHz能比這個(gè)范圍略小一些。用無線電調(diào)頻信號(hào)的好處是發(fā)射角度范圍廣，可能1~2個(gè)發(fā)射天線就夠了。問題是前端的傳感器你得自己設(shè)計(jì)，工作量太大，而且若要達(dá)到可以批量投產(chǎn)的穩(wěn)定程度，需要很長的路要走，有興趣的話可以想想，但我不建議選擇這個(gè)方案。說起天線，我又想起那個(gè)免接觸IC卡了，有軟的像不干膠一樣，那可是個(gè)成熟的技術(shù)，好像也有辦法提高到10米遠(yuǎn)（例如某些車載IC卡），只是它能否判斷和輸出距離信息呢？額，突然又想到.....我想的是把發(fā)射器和接收器分開裝在兩個(gè)物體上，通過發(fā)射機(jī)發(fā)射超聲波和接收器接收到超聲波的時(shí)間差來計(jì)算距離。你說的“探頭對(duì)射”指的是？？？另外額，接收器有沒有角度的限制？比如超聲波是來自接收器的側(cè)面，接收器能不能很好的識(shí)別？如果可以的話，我覺得我只要對(duì)調(diào)接收器和發(fā)射器的位置就可以了......呃呃呃.....哦，‘探頭對(duì)射’指兩個(gè)探頭互相面對(duì)、輪流發(fā)射和接收，你的安裝方式與這個(gè)相同，只是使用一半這個(gè)過程而已。接收頭一樣有角度限制，不同角度的聲源，靈敏度是不一樣的，這個(gè)也需要實(shí)測或者廠家提供探頭的參數(shù)。如果需要對(duì)大范圍的角度敏感，恐怕不得不用多個(gè)探頭來組合使用了。如果對(duì)角度范圍問題這么敏感，對(duì)于超聲波方案是個(gè)很棘手的問題 ——不得不用多個(gè)探頭組合來增加角度。還有個(gè)辦法，用音頻來測距，例如在10KHz~20KHz，音頻的發(fā)聲裝置可以用喇叭，接收器可以用駐極體MIC，精度可以在1cm以內(nèi)，但不能用超聲波的時(shí)差法，而是FMCW判斷相位的方式。與壓電陶瓷材料制成的超聲波傳感器不同的是，音頻MIC可以檢測90~180度的范圍，缺點(diǎn)是每秒只能檢測1~3次，由于這個(gè)頻率抗干擾性略差，所以還需要多次檢測來提高準(zhǔn)確性。