# 0526~0611 超音波導聲管實驗

## 實驗目的
透過導聲管限制超音波接收範圍。期望在1.5公尺內能明確限制接收方向。

## 實驗方法
1. 在天台上布置好角度與距離的座標。座標中每隔15度角做標記，距離為相隔50公分做標記。
2. 架設超音波感測器。超音波感測器離地高度116cm
3. 使用硬質假人，在其身上穿上台達外套。模擬人穿著台達外套時，被超音波偵測的情形。假人高163cm、正面寬度53cm(到兩側手臂外側)。好處是假人的姿勢固定，且體型為平均值，減少因姿勢與人為因素引響。缺點，不確定假人的硬殼皮膚是否對超音波有引響。->測假人與真人差異。
4. 實驗中使用python來控制超音波發射與接收訊號，並印出過去1000次中超音波的接收率。
5. 每隔7.5度角量測超音波量測距離極限。達到超音波極限時，放置量測1分鐘，確認超音波能接收率高於80%。在地上做標記，最後量測每個角度下能量測的距離極限值。

## 實驗記錄、結果
1kt = 1.852km/hr
圖形左側為北方
### 無導聲管 05/26 1700-1900
#### 天氣
氣溫:29.9℃
濕度:61%
風速:3.7(kt) 軟風
風向:255° 西微南
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

### 錐形導聲管_7mm 05/28 1640-1750
#### 天氣
氣溫:30.0℃
濕度:73%
風速:4.2(kt) 輕風
風向:286° 西微北
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

### 錐形導聲管_6mm 06/01 1630-1730
#### 天氣
氣溫:28.9℃
濕度:78%
風速:1.5(kt) 軟風
風向:325° 西北微北
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

### 電容1.6nF 06/09 1540-1610 & 06/10 1620-1650
#### 天氣
氣溫:29.9℃ & 29.4℃
濕度:75.5% & 73%
風速:3(kt) 軟風 & 2.8(kt) 軟風
風向:10.9° 北微東 & 113.9 東南東
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

### 斜直筒形導聲管_6mm 06/10 1700-1850
#### 天氣
氣溫:29.4℃
濕度:73%
風速:2.8(kt) 軟風
風向:113.9° 東南東
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

### 電容1.6nF+斜直筒形導聲管_6mm_水平 06/11 1550-1630
#### 天氣
氣溫:31.2℃
濕度:61.3
風速:2.7(kt) 軟風
風向:60.7 東北微東
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

### 電容1.6nF+斜直筒形導聲管_6mm_垂直 06/16 1630-1720
#### 天氣
氣溫:32.5℃
濕度:55.5
風速:5.6(kt) 輕風
風向:242.9 西南西
來源:NCU Atmospheric and Hydrological Observatory / Cloud&Aerosol
#### 結果

## 實驗分析
目前總實驗結果 (2021/06/01)

- 未加套筒情況下，這次實驗使用的超音波模組根據datasheet，本身開角約為55度，可測得距離最遠達600公分。且左半邊能測得範圍略大於右半邊。實驗中使用的導聲管對外開口為偏向方形的外側上半邊的夾角，並使用不同直徑的開口比較。圖中使用標記為開口直徑。
- 在7mm與6mm直徑開口錐形導聲管，150cm以內沒有明顯的差距。且整體接收範圍也差不多。推測和開口直徑無關。與無導聲管相比，在小夾角區域量測距離均縮短，且量測的極限距離也相近。
- 在沒有電容濾波時，斜直筒形導聲管能量測的開角大於錐形，不清楚原因。
- 在純電容的實驗中，量測開角明顯縮小。電容的大小為1.6nF，主要將20kHz的聲波濾掉。
- 我們使用改造的sr04模組板作為超聲波的驅動與接收，同時決定超聲波是否被觀測。在其他文獻中有使用分貝(dB)最為量測的單位，做法是以超聲波為中心，以等半徑放反射物或接收器，量測不同角度下接收到的強度。
- 參考資料:
- http://www.robot-electronics.co.uk/htm/reducing_sidelobes_of_srf10.htm
- https://www.fierceelectronics.com/components/choosing-ultrasonic-sensor-for-proximity-or-distance-measurement-part-2-optimizing

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