超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見(jiàn)，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測(cè)距的公式表示為：L=C×T

式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。

超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車(chē)提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等的距離測(cè)量，雖然目前的測(cè)距量程上能達(dá)到百米，但測(cè)量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級(jí)。由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測(cè)量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為液體高度測(cè)量的理想手段。在精密的液位測(cè)量中需要達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，但是目前國(guó)內(nèi)的超聲波測(cè)距專(zhuān)用集成電路都是只有厘米級(jí)的測(cè)量精度。通過(guò)分析超聲波測(cè)距誤差產(chǎn)生的原因，提高測(cè)量時(shí)間差到微秒級(jí)，以及用LM92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，我們?cè)O(shè)計(jì)的高精度超聲波測(cè)距儀能達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度^[1] 。

按照其結(jié)構(gòu)和安裝方法不同分為兩種類(lèi)型，一種是將兩個(gè)超聲波換能器安裝在同一個(gè)殼體內(nèi)，即收、發(fā)合置型，其工作原理是基于聲波的多普勒效應(yīng)，也稱(chēng)為多普勒型。其發(fā)射的超聲波的能場(chǎng)分布具有一定的方向性，一般為面向方向區(qū)域呈橢圓形能場(chǎng)分布。另一種是將兩個(gè)換能器分別放置在不同的位置，即收、發(fā)分置型，稱(chēng)為聲場(chǎng)型探測(cè)器，它的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)多采用非定向型（即全向型）換能器或半向型換能器。非定向型換能器產(chǎn)生半球型的能場(chǎng)分布模式，半向型產(chǎn)生錐形能場(chǎng)分布模式。

收、發(fā)分置的超聲波探測(cè)器警戒范圍大，可控制幾百立方米空間，多組使用可以警戒更大的空間。

安裝超聲波探測(cè)器的空間密封性要求高，不應(yīng)有大容量的空氣流動(dòng)，不能有過(guò)多的門(mén)窗且需緊閉。應(yīng)該避開(kāi)通風(fēng)設(shè)備及氣體的流動(dòng)。用超聲波探測(cè)器保護(hù)的空間隔音性能要好，以減少外界噪聲引起的誤報(bào)。超聲波對(duì)物體沒(méi)有穿透性，因此使用時(shí)應(yīng)避免物體的遮擋，玻璃、隔板、房門(mén)等對(duì)超聲波的反射能力較差，因此不應(yīng)正對(duì)安裝。超聲波是以空氣作為傳輸介質(zhì)的，因此空氣的溫度和相對(duì)濕度會(huì)影響其探測(cè)靈敏度。當(dāng)溫度為21℃、相對(duì)濕度38%時(shí)，超聲波的衰減最為嚴(yán)重，探測(cè)范圍也最小。