由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。
一、超声波测距原理
超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波，它的根据是接收器接到超声波时的时间差，与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（s），即：s =340t/2。
特点
- 频率越高，精度也越高，但检测距离越近（空气衰减增大）；
- 输出功率越高、灵敏度越高，检测距离也越远；
- 通常检测角度小的，测距范围略远；
二、HC-SR04 模块
HC-SR04 超声波测距模块可提供约 2cm ~ 400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
工作原理
- 采用 IO 触发测距，给至少 10us 的高电平信号；
- 模块自动发送 8 个 40KHz 的方波，自动检测是否有信号返回；
- 有信号返回，通过 IO 输出一高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间。
主要技术参数
- 使用电压：DC 5V
- 静态电流：小于 2mA
- 电平输出：高 5V
- 电平输出：低 0V
- 感应角度：不大于 15 度
- 探测距离：2cm ~ 400cm
- 高精度：可达 0.3cm
板上接线方式，VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、 out（空脚）、 GND
三、HC-SR04 模块使用
接线如下
| 树莓派 | HC-SR04 模块 |
|---|---|
| 5V | Vcc |
| GPIO17 | Trig |
| GPIO18 | Echo |
| GND | Gnd |
程序代码
#! /usr/bin/python
# -*- coding:utf-8 -*-import RPi.GPIO as GPIO
import timedef getdistance():#发出触发信号GPIO.output(11,GPIO.HIGH)#保持10us以上time.sleep(0.000015)GPIO.output(11,GPIO.LOW)while not GPIO.input(12):pass#发现高电平时开时计时t1 = time.time()while GPIO.input(12):pass#高电平结束停止计时t2 = time.time()#返回距离，单位为米return (t2-t1) * 340 / 2def loop():while True:print("Distance:" + str(getdistance()) + "m")time.sleep(0.5)if __name__ == "__main__":try:GPIO.setmode(GPIO.BOARD)GPIO.setwarnings(False)#第11号针，GPIO17GPIO.setup(11,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)#第12号针，GPIO18GPIO.setup(12,GPIO.IN)time.sleep(1)loop()except KeyboardInterrupt:GPIO.cleanup()
