Question

为什么频率为40kHz左右的超声波在空气中传播的效果最佳,

Answer 1

超声波传感器工作频率的选择
空气中超声波的衰减对频率很敏感,频率越高,衰减越快.要求合理选择超声波频率,一般在40KHZ左右.太高频率的超声波在空气中是无法传播开去的.
传感器的工作频率是测距系统的主要技术参数,它直接影响超声波的扩散和吸收损失,障碍物反射损失、背景噪声,并直接决定传感器的尺寸.
工作频率的确定主要基于以下几点考虑：
(1)如果测距的能力要求很大,声波传播损失就相对增加,由于介质对声波的吸收与声波频率的平方成正比,为减小声波的传播损失,就必须降低工作频率.
(2)工作频率越高,对相同尺寸的换能器来说,传感器的方向性越尖锐,测量障碍物复杂表面越准,而且波长短,尺寸分辨率高,“细节”容易辩识清楚,因此从测量复杂障碍物表面和测量精度来看,工作频率要求提高.
(3)从传感器设计角度看,工作频率越低,传感器尺寸就越大,制造和安装就越困难.
综上所述,由于本测距仪最大测量量程不大,因而选择测距仪工作频率在40kHz.这样传感器方向性尖锐,且避开了噪声,提高了信噪比;虽然传播损失相对低频有所增加,但不会给发射和接收带来困难.