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声纳实验——手机测距原理与实践

声纳原理

声纳(SONAR,Sound Navigation And Ranging)的基本原理很简单:发出一个短脉冲声波,测量它碰到物体后反射回来所需的时间,再结合声速算出距离。

距离 = (声速 × 时间) / 2(除以 2 因为声音走了一个来回)

手机声纳 vs 专业声纳

对比项手机声纳专业声纳
发声设备手机扬声器专用声纳换能器
频率范围20 Hz - 20 kHz几十 kHz 到几十 MHz
功率< 1W几千瓦
测距范围0.3 - 5 m(空气)可达数公里(水)
精度±1 cm±1 mm

手机声纳能工作的前提是:你选的频率是手机扬声器能发出的、麦克风能接收的,而且不会被环境噪声淹没。phyphox 默认用 4-8 kHz 的频率范围,这个频段既能被手机音频系统正常处理,又远离环境噪声的主要频率(低频段)。

操作步骤

  1. 打开声纳实验
  2. 设置频率:默认的 4 kHz 通常够用,可以在参数里调整
  3. 对准目标:扬声器和麦克风对准你要测的方向
  4. 保持稳定:不要晃动手机,同时保持周围没有其他反射物
  5. 观察读数:phyphox 会实时显示检测到的距离
声纳实验——实时显示测距结果,注意周围反射物的干扰

局限与技巧