超声波传感器应用于简单的原理,也很方便,成本很低。然而,当前的超声波传感器具有一些缺点,例如反射问题,噪声问题和交叉问题。
1.反射问题
如果物体始终处于正确的角度,则超声波传感器将获得正确的角度。不幸的是,实际上,很少有被检测到的物体能够被正确地检测到。
可能会发生几个错误:
2.三角学
当被测物体与传感器成一定角度时,检测到的距离与实际距离之间存在三角误差。
镜面反射
这个问题与我们在高中物理中学到的关于光反射的问题相同。在某些角度下,发出的声波会从光滑的物体上反射出来,因此它们不会产生回声,因此不会产生范围读数。超声波传感器会忽略物体。
多次反射
在检测拐角或类似结构时,这种现象更为常见。声波在被传感器拾取之前来回反弹几次,因此实际检测到的值不是真实的距离值。
这些问题可以通过使用多个以一定角度布置的超声波环来解决。通过检测多个超声波的返回值,用于筛选正确的读数。
5.噪音
尽管大多数超声波传感器的工作频率在40到45Khz之间,但它们远高于人类听到的声音。但是周围的环境也会产生类似频率的噪声。例如,电动机在旋转过程中会产生一定的高频,由车轮在坚硬地面上的摩擦,机器人本身的振动,甚至是其他机器人的超声波传感器发出的声波引起的高频噪声。有多个机器人,所有这些机器人都会导致传感器接收到错误的信号。
通过对发出的超声波进行编码(例如发送具有不同长度的长声和短声波)并仅在探头检测到相同的声音组合时才计算距离,可以解决此问题。这样可以有效避免环境噪声引起的误解。
6.交叉问题
当多个超声波传感器以一定角度安装在机器人上时,会导致交叉问题。超声波X发射的声波在镜子中反射,然后被传感器Z和Y拾取,然后传感器Z和Y根据该信号计算距离,从而无法获得正确的测量值。
解决方案是对每个传感器的信号进行编码。让每个超声波传感器只听到自己的声音。