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超聲波傳感器特點(diǎn)：超聲波傳感器原理、特點(diǎn)及用途

常用的超聲波傳感器由壓電晶片組成，既可以發(fā)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(jié)構(gòu)，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(gè)探頭發(fā)射、一個(gè)探頭接收）等。

超聲波傳感器是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他能量信號(hào)的傳感器。超聲波是振動(dòng)頻率高于20KHz的機(jī)械波。具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等。對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中。碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。詳細(xì)閱讀>>

超聲波傳感器特點(diǎn)：超聲波傳感器原理、特點(diǎn)及用途_1

原標(biāo)題：超聲波傳感器原理、特點(diǎn)及用途

超聲波傳感器是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他能量信號(hào)（通常是電信號(hào)）的傳感器。超聲波是振動(dòng)頻率高于20KHz的機(jī)械波。它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波傳感器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。

超聲波傳感器的分類
傳感器：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用

信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)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(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

目前對(duì)傳感器尚無一個(gè)統(tǒng)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(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和“0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。

在這里，主要給大家介紹一種在日常生活中運(yùn)用非常廣泛的，給人類社會(huì)帶來很大便利的傳感器——超聲波傳感器以及其在倒車?yán)走_(dá)上的應(yīng)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(chǎn)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(xí)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(fā)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(gòu)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?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。超聲波傳感器由發(fā)送傳感器（或稱波發(fā)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(fā)送器傳感器由發(fā)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(dòng)能量轉(zhuǎn)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(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對(duì)發(fā)送的超聲波進(jìn)行檢測。控制部分主要對(duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測距離等進(jìn)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(jī)械振動(dòng)狀態(tài)的傳播形式。超聲波是指振動(dòng)頻率大于Hz以上的聲波，其每秒的振動(dòng)次數(shù)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(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業(yè)中應(yīng)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(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。

超聲波在媒質(zhì)中的反射、折射、衍射、散射等傳播規(guī)律，與可聽聲波的規(guī)律并沒有本質(zhì)上的區(qū)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(lǐng)很差，它在均勻介質(zhì)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(dāng)聲音在空氣中傳播時(shí)，推動(dòng)空氣中的微粒往復(fù)振動(dòng)而對(duì)微粒做功。在相同強(qiáng)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(dāng)超聲波在液體中傳播時(shí)，由于液體微粒的劇烈振動(dòng)，會(huì)在液體內(nèi)部產(chǎn)生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合，會(huì)使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用，從而產(chǎn)生幾千到上萬個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)。微粒間這種劇烈的相互作用，會(huì)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(fā)生乳化，并且加速溶質(zhì)的溶解，加速化學(xué)反應(yīng)。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應(yīng)稱為超聲波的空化作用。

超聲波的特點(diǎn)：
（1）超聲波在傳播時(shí)，方向性強(qiáng)，能量易于集中;

（2）超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離;（3）超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息（診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應(yīng)）。

在人類文明的歷次產(chǎn)業(yè)革命中，傳感技術(shù)一直扮演著先行官的重要角色，它是貫穿各個(gè)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在人們可以想象的所有領(lǐng)域中，它幾乎無所不在。

隨著傳感器的技術(shù)進(jìn)步，傳感器將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。在新的世紀(jì)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(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展。在滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求里，面貌一新的傳感器將發(fā)揮更大的作用。返回搜狐，查看更多

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超聲波傳感器特點(diǎn)：超聲波傳感器有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

隨著科技水平的高速發(fā)展，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們不難發(fā)現(xiàn)超聲波傳感器的應(yīng)用身影。超聲波傳感器由于具有測量精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，且具有溫度補(bǔ)償功能等特點(diǎn)，既可測量液體物料，也可測量固體物料行業(yè)的物液位測量。
超聲波雖然應(yīng)用廣泛但是俗話說的好金無足赤，人無完人。從大家以往對(duì)超聲波傳感器的了解和使用經(jīng)驗(yàn)上來看，超聲波傳感器有沒有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢，這些優(yōu)缺點(diǎn)會(huì)不會(huì)給我們的生活帶來一定的影響呢?這都是我們?cè)谏钊肓私獬暡▊鞲衅鲿r(shí)，需要注意的。下面針對(duì)這個(gè)問題進(jìn)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(zhì)振動(dòng)而產(chǎn)生的，并且只能在介質(zhì)中傳播；同時(shí)，它也廣泛地存在于自然界，許多動(dòng)物都能發(fā)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(zhì)'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(fā)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(jié)構(gòu)，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(gè)探頭反射、一個(gè)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(gòu)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(gè)探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)，包括；
（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，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(diǎn)一般比較高，特別時(shí)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(shí)間地工作而不產(chǎn)生失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。
（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。
可見超聲波傳感器能夠發(fā)出、接受并分析出我們?nèi)硕鸁o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(nèi)傷等方面。這些都能夠應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)療等各技術(shù)領(lǐng)域，與我們的生活息息相關(guān)。

超聲波傳感器特點(diǎn)：超聲波傳感器的工作原理與功能介紹

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(tǒng)、泊車輔助系統(tǒng)、制動(dòng)力輔助系統(tǒng)（BAS）以及主動(dòng)巡航系統(tǒng)（ACC）中，都安裝了測距傳感器，它們大多數(shù)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(jī)械波。超聲波傳感器具有發(fā)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(jié)構(gòu)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(guān)鍵部件是塑料或金屬外殼內(nèi)的壓電晶片，它和控制器之間有兩根線連接，發(fā)射的電信號(hào)和返回的電信號(hào)都通過這兩根導(dǎo)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(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板，對(duì)它的兩極施加脈沖信號(hào)，當(dāng)其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未施加電壓，當(dāng)共振板接收到回波時(shí)，迫使壓電晶片振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。
總之，超聲波傳感器既能發(fā)射超聲波，也能接收超聲波。在發(fā)射超聲波時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換成超聲波；在收到回波時(shí)，將超聲波的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所以被稱為“超聲波換能器”
超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，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(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m／s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，經(jīng)過邏輯電路的處理和計(jì)算，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離（L），計(jì)算公式如下：
L=3401/2式中，L為測量點(diǎn)與被測障礙物之間的距離；340為超聲波在空氣中傳輸?shù)慕扑俣龋?為超聲波從發(fā)射器發(fā)出，到碰到障礙物后折回接收器所經(jīng)歷的時(shí)間。

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2.超聲波傳感器功能性能特征
由于圓形壓電晶片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其發(fā)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(yōu)點(diǎn)
①結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本較低。
②超聲波對(duì)雨、雪、霧的穿透力強(qiáng)，可以在惡劣天氣下工作。
③超聲波對(duì)光照和色彩不敏感，可以用于識(shí)別透明以及反射性差的物體。
④不容易受環(huán)境電磁場的干擾。

（2）超聲波傳感器的缺點(diǎn)
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(kuò)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(shí)使用，而且必須在汽車的前、后保險(xiǎn)杠不同方位上安裝多個(gè)超聲波傳感器。
③發(fā)射信號(hào)和余振的信號(hào)都會(huì)對(duì)回波信號(hào)造成覆蓋或者干擾，因此在低于某一距離后就會(huì)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(gè)距離，則系統(tǒng)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(shí)安裝攝像頭。