hc-sr04超声波测距计算公式

### HC-SR04超声波传感器测距计算方法

HC-SR04超声波传感器通过测量发出的超声波脉冲到接收到反射回波之间的时间差来确定距离。具体来说，当触发信号发送给传感器后，它会自动发出8个40kHz的方波，并启动计时器等待回波信号。

一旦接收端捕捉到了返回的超声波，则停止计时，此时记录下的时间即为往返一次所需的时间t（单位：秒）。由于声音在空气中的传播速度大约为343米/秒，在理想条件下可以使用下面这个简单的公式来进行距离d(单位：厘米) 的计算：

\[ d = \frac{v \times t}{2} \]

这里 \( v=343\,m/s \)，而除以2是因为所测得的时间是从发射到接收整个过程的时间，实际有效路径只是其一半[^1]。

为了更精确地适应不同温度条件下的声速变化情况，还可以引入温度补偿机制。通常情况下，每升高一度摄氏度，空气中声速增加约0.6米/秒。因此可以根据当前环境温度调整上述公式的\( v \)值:

\[ v(T)=331.4+0.6T(m/s)\]

其中 T 表示当时的气温（℃），这样就能得到更加精准的距离读数[^2]。

// Arduino C++ code example to calculate distance using the formula above.
const float soundSpeedAtZeroCelsius = 331.4; // m/s at 0°C
const float temperatureCoefficient = 0.6;    // Increase per degree Celsius

float getSoundVelocity(float temp){
  return soundSpeedAtZeroCelsius + (temperatureCoefficient * temp);
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop(){
  long duration;
  int distance;
  
  pinMode(trigPin, OUTPUT); 
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  pinMode(echoPin, INPUT);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  float currentTemperature = getCurrentTemperature(); // Function that returns ambient temperature in °C
  
  float velocityOfSound = getSoundVelocity(currentTemperature);
    
  distance = ((duration / 2.0) * velocityOfSound ) / 10000 ; // Convert microseconds and meters into centimeters
    
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.println(distance);
}