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
- 打开声纳实验
- 设置频率：默认的 4 kHz 通常够用，可以在参数里调整
- 对准目标：扬声器和麦克风对准你要测的方向
- 保持稳定：不要晃动手机，同时保持周围没有其他反射物
- 观察读数：phyphox 会实时显示检测到的距离
局限与技巧
- 近距离盲区：太近（< 30cm）的物体无法检测——因为声音传播时间太短，还没等你关麦克风就回来了
- 多反射干扰：在房间里做实验会同时检测到墙壁、地板、天花板的回声，数据非常乱。建议在开阔空间或只对着一面墙做
- 温度影响：声速和温度有关（v ≈ 331 + 0.6T m/s，T 是摄氏温度）。精密测量需要根据室温修正