發布日期：2022-10-09 點擊率：104
超聲波傳感器特點：超聲波傳感器原理、特點及用途 第1張" title="超聲波傳感器特點：超聲波傳感器原理、特點及用途 第1張-傳感器知識網"/>
常用的超聲波傳感器由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結構，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭發射、一個探頭接收）等。
超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其他能量信號的傳感器。超聲波是振動頻率高于20KHz的機械波。具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等。對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中。碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。詳細閱讀>>
原標題：超聲波傳感器原理、特點及用途
超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其他能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波是振動頻率高于20KHz的機械波。它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。超聲波傳感器廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。
超聲波傳感器的分類
傳感器：“能感受規定的被測量件并按照一定的規律轉換成可用
信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
目前對傳感器尚無一個統一的分類方法，但比較常用的有如下三種：
1、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器
2、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。
3、按傳感器輸出信號的性質分類，可分為：輸出為開關量（“1”和“0”或“開”和“關”）的開關型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數字型傳感器。
在這里，主要給大家介紹一種在日常生活中運用非常廣泛的，給人類社會帶來很大便利的傳感器——超聲波傳感器以及其在倒車雷達上的應用。
超聲波傳感器基本介紹
超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。
超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆傳感器，它可以將電能轉變成機械振蕩而產生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能，所以它可以分成發送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發送，也能作接收。超聲波傳感器由發送傳感器（或稱波發送器）、接收傳感器（或稱波接收器）、控制部分與電源部分組成。發送器傳感器由發送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉換成超能量并向空中幅射;而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產生機械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發送的超聲波進行檢測。控制部分主要對發送器發出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調制和計數及探測距離等進行控制。
超聲波傳感器工作原理
超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。 聲波是物體機械振動狀態的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于Hz以上的聲波，其每秒的振動次數很高，超出了人耳聽覺的上限，人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。
超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業中應用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現象，并且在傳播過程中有衰減。
超聲波在媒質中的反射、折射、衍射、散射等傳播規律，與可聽聲波的規律并沒有本質上的區別。與可聽聲波比較，超聲波具有許多奇異特性：傳播特性──超聲波的衍射本領很差，它在均勻介質中能夠定向直線傳播，超聲波的波長越短，這一特性就越顯著。功率特性──當聲音在空氣中傳播時，推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功。在相同強度下，聲波的頻率越高，它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高，所以超聲波與一般聲波相比，它的功率是非常大的。空化作用──當超聲波在液體中傳播時，由于液體微粒的劇烈振動，會在液體內部產生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合，會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用，從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用，會使液體的溫度驟然升高，從而使兩種不相溶的液體（如水和油）發生乳化，并且加速溶質的溶解，加速化學反應。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。
超聲波的特點：
（1）超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中;
（2）超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離;（3）超聲波與傳聲媒質的相互作用適中，易于攜帶有關傳聲媒質狀態的信息（診斷或對傳聲媒質產生效應）。
在人類文明的歷次產業革命中，傳感技術一直扮演著先行官的重要角色，它是貫穿各個技術和應用領域的關鍵技術，在人們可以想象的所有領域中，它幾乎無所不在。
隨著傳感器的技術進步，傳感器將從具有單純判斷功能發展到具有學習功能，最終發展到具有創造力。在新的世紀展望未來，超聲波傳感器作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發展。在滿足日益發展的社會需求里，面貌一新的傳感器將發揮更大的作用。返回搜狐，查看更多
責任編輯：
隨著科技水平的高速發展，在現實生活中，我們不難發現超聲波傳感器的應用身影。超聲波傳感器由于具有測量精度高，運行穩定，且具有溫度補償功能等特點，既可測量液體物料，也可測量固體物料行業的物液位測量。
超聲波雖然應用廣泛但是俗話說的好金無足赤，人無完人。從大家以往對超聲波傳感器的了解和使用經驗上來看，超聲波傳感器有沒有什么優缺點呢，這些優缺點會不會給我們的生活帶來一定的影響呢?這都是我們在深入了解超聲波傳感器時，需要注意的。下面針對這個問題進行了探究。
首先我們先來說說超聲波傳感器的工作原理：超聲波是聲波的一部分，是人耳聽不見、頻率高于20KHZ的聲波，它和聲波有共同之處，即都是由物質振動而產生的，并且只能在介質中傳播；同時，它也廣泛地存在于自然界，許多動物都能發射和接收超聲波，其中以蝙蝠最為突出，它能利用微弱的超聲回波在黑暗中飛行并捕捉食物。但超聲還有它的特殊性質'如具有較高的頻率與較短的波長，所以，它也與波長很短的光波有相似之處。
超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結構，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。
超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標，包括；
（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。
（2）工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不產生失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。
（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數大，靈敏度高；反之，靈敏度低。
可見超聲波傳感器能夠發出、接受并分析出我們人耳無法察覺到的聲音。在檢測方面利用超聲波傳感器能夠做到超聲波測距、超聲波探傷等功能，可以用在探測海底沉船、敵方潛艇和顯示金屬內傷等方面。這些都能夠應用于工業、農業、輕工業以及醫療等各技術領域，與我們的生活息息相關。
汽車電子測量距離的方法一般分為超聲波、激光、毫米波以及CCD攝像等4種形式。在汽車的車道輔助系統、泊車輔助系統、制動力輔助系統（BAS）以及主動巡航系統（ACC）中，都安裝了測距傳感器，它們大多數采用超聲波傳感器（俗稱“電眼”）。超聲波是指工作頻率在20kHz以上的機械波。超聲波傳感器具有發射聲波和接收聲波的雙重功能，被稱為一體式傳感器。
1.超聲波傳感器結構原理
目前汽車較為常用的是壓電式超聲波傳感器。超聲波傳感器的關鍵部件是塑料或金屬外殼內的壓電晶片，它和控制器之間有兩根線連接，發射的電信號和返回的電信號都通過這兩根導線傳輸給控制器。
壓電式超聲波傳感器是利用壓電晶體的諧振工作的。超聲波傳感器的內部有兩個壓電晶片和一個共振板，對它的兩極施加脈沖信號，當其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將發生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未施加電壓，當共振板接收到回波時，迫使壓電晶片振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。
總之，超聲波傳感器既能發射超聲波，也能接收超聲波。在發射超聲波時，將電能轉換成超聲波；在收到回波時，將超聲波的振動轉換成電信號，所以被稱為“超聲波換能器”
超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返射回來，超聲波接收器收到反射波后立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m／s，根據計時器記錄的時間t，經過邏輯電路的處理和計算，就可以計算出發射點距障礙物的距離（L），計算公式如下：
L=3401/2式中，L為測量點與被測障礙物之間的距離；340為超聲波在空氣中傳輸的近似速度；1為超聲波從發射器發出，到碰到障礙物后折回接收器所經歷的時間。
（汽車維修技術網
2.超聲波傳感器功能性能特征
由于圓形壓電晶片的結構特點，其發射出去的超聲波具有一定的指向性，波束的截面類似橢圓形，所以探測的范圍有一定限度，水平面的探測角度為120°，垂直面的探測角度為60°。
（1）超聲波傳感器的優點
①結構簡單，制造方便，成本較低。
②超聲波對雨、雪、霧的穿透力強，可以在惡劣天氣下工作。
③超聲波對光照和色彩不敏感，可以用于識別透明以及反射性差的物體。
④不容易受環境電磁場的干擾。
（2）超聲波傳感器的缺點
①測距速度不如激光測距和毫米波測距。
②超聲波有一定的擴散角，只能測量距離，不可以測量方位，所以只能在低速（如泊車）時使用，而且必須在汽車的前、后保險杠不同方位上安裝多個超聲波傳感器。
③發射信號和余振的信號都會對回波信號造成覆蓋或者干擾，因此在低于某一距離后就會喪失探測功能，這就是普通超聲波傳感器的探測距離必須大于30cm的原因之一，若小于這個距離，則系統無法探測障礙物。因此，比較好的解決辦法是在安裝超聲波傳感器的同時安裝攝像頭。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 電氣控制線路圖控制原
