超音波原理

超音波(Ultrasound)

聲音是因為物體振動而產生一種物理現象,任何聲波或振動頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值20kHz(千赫)。某些動物,如狗、海豚、以及蝙蝠等等都有著超乎人類的耳朵,也因此可以聽到超音波,蝙蝠利用生物聲納回音定位來捕捉獵物。



正常人一般可以聽到介於 20 Hz 至 20 kHz 的聲音,我們稱這個頻率的範圍為可聽聲波(Acoustic)。低於 20 Hz 的頻率我們稱為次聲波(Infrasound),例如藍鯨可聽到 15 Hz 至 20 Hz 的範圍就屬於次聲波。而超於人類能聽見的頻率,就稱作超音波(Ultrasound)。一些聽覺比較靈敏的動物都可以聽到超音波的頻率,例如蝙蝠可以聽到 120 kHz 的聲音,而海豚更可以聽到 150 kHz 的聲音。而一些工程或科學領域,也會用到超音波,例如使用超音波清洗物品、掃描身體器官、懷孕檢查及雷達定位等。


超音波感測器的原理:
  • 就是發射超音波出去,撞到物體之後,接收回來。常見的HC-SR04這種兩個探 頭的形式,一邊是喇叭發出聲音,另一邊是麥克風接收音波,計算發出去到回來的時間差,推測物體的距離到底是多遠。
  • 超音波感測器距離測量物體不可以太近,這時候因為距離太近沒辦法反彈,超音波根本聽不到回傳的訊號,就會感測錯誤 ,最遠偵測大概就是2公尺左右。
  • 超音波偵測距離的原理,需要物體來反彈聲波,所以如果要偵測很小的物體,最好放近一點,讓反彈的聲波夠大,足夠偵測到。 
  • 超音波感測器是運用聲波反彈的原理,偵測與平面板材的距離會比不規則物體準確, 平面板材若能與超音波感測器垂直更好。

應用:
超聲波診斷儀,診斷人體內器官及組織的病變
超音波清洗機,清潔用途,是目前清洗效果最佳的方式
超音波倒車雷達,汽車在行進或倒車時,提供安全距離的警示。

超音波感測器
說明:類似人類的眼睛,可以偵距離的遠近
mBot距離:3~400公分,最佳偵測角度30度
原理:利用「聲納」技術,發射器(Transmitter)發射後,撞到物體表面並收接收器(Receiver)「反射波」,從「發射」到「接收」的時間差,即可求出「感應器與物體亅之間的「距離」
公式:S = V * (T / 2)

超音波感測器應用:
製作智慧型垃圾桶
身高測量計
自動噴酒精
測試距離 = { 高電位 x 聲速(340m/s) } / 2
人類能聽到的音調頻率大約在20Hz到20000Hz之間,

超音波感測器特性:1.感應角度:不大於15度 2.探測距離:2cm-450cm


[視力保健機],當小朋友看書的距離太近時,蜂鳴器就會嗶嗶叫來警示,光這樣可能太單薄了一些,所以又加入[光敏電阻]來測光,當光線太暗時,蜂鳴器就會嗶嗶叫來警示,最後再加入[傾斜開關],如果姿勢歪掉,也會嗶嗶叫來警示!
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