超聲波傳感器缺點(diǎn)：超聲波傳感器
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超聲波傳感器
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超聲波傳感器是將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其它能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波是振動頻率高于20kHz的機(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)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波，碰到活動物體能產(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。
中文名
超聲波傳感器
外文名
Ultrasonic sensor
所屬類別
傳感器 物理學(xué)
原 理
超聲換能器
適用領(lǐng)域
工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)
產(chǎn) 地
中國-深圳
目錄
1
組成部分
2
性能指標(biāo)
?
工作頻率
?
工作溫度
?
靈敏度
?
指向性
3
相關(guān)應(yīng)用
?
主要應(yīng)用
?
具體應(yīng)用
4
工作相關(guān)
?
工作原理
?
工作程式
?
工作模式
5
系統(tǒng)構(gòu)成
6
檢測方式
7
檢測好壞
8
液位測試
9
其他
?
區(qū)分
?
注意事項
?
暴露問題
超聲波傳感器組成部分
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中國制造的超聲波傳感器
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（一個探頭發(fā)射、一個探頭接收）等。
超聲波傳感器性能指標(biāo)
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超聲波傳感器
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：
超聲波傳感器工作頻率
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，輸出的能量最大，靈敏度也最高。
超聲波傳感器工作溫度
超聲波傳感器
由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別是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。
超聲波傳感器靈敏度
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。
超聲波傳感器指向性
超聲波傳感器探測的范圍
超聲波傳感器相關(guān)應(yīng)用
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語音
超聲波傳感器主要應(yīng)用
超聲波傳感器
超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的不同方面，而醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其最主要的應(yīng)用之一，下面以醫(yī)學(xué)為例子說明超聲波傳感技術(shù)的應(yīng)用。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。因而推廣容易，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學(xué)原理，我們來看看其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個方法是利用超聲波的反射。當(dāng)超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面時，在該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個反射面時，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。
超聲波傳感器
在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種。過去，許多技術(shù)因?yàn)闊o法探測到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況。當(dāng)然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無聲息”地探測人們所需要的信號。在未來的應(yīng)用中，超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。超聲波距離傳感器技術(shù)應(yīng)用超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開關(guān)，以及防盜報警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠，安裝方便， 防水型，發(fā)射夾角較小，靈敏度高，方便與工業(yè)顯示儀表連接，也提供發(fā)射夾角較大的探頭。
超聲波傳感器具體應(yīng)用
一、超聲波傳感器可以對集裝箱狀態(tài)進(jìn)行探測。將超聲波傳感器安裝在塑料熔體罐或塑料粒料室頂部，向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時，就可以據(jù)此分析集裝箱的狀態(tài)，如滿、空或半滿等。二、超聲波傳感器可用于檢測透明物體、液體、任何表粗糙、光滑、光的密致材料和不規(guī)則物體。但不適用于室外、酷熱環(huán)境或壓力罐以及泡沫物體。三、超聲波傳感器可以應(yīng)用于食品加工廠，實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測的閉環(huán)控制系統(tǒng)。配合新的技術(shù)可在潮濕環(huán)如洗瓶機(jī)、噪音環(huán)境、溫度極劇烈變化環(huán)境等進(jìn)行探測。
[1]
四、超聲波傳感器可用于探測液位、探測透明物體和材料，控制張力以及測量距離，主要為包裝、制瓶、物料搬檢驗(yàn)煤的設(shè)備運(yùn)、塑料加工以及汽車行業(yè)等。超聲波傳感器可用于流程監(jiān)控以提高產(chǎn)品質(zhì)量、檢測缺陷、確定有無以及其它方面。使用超聲波傳感器技術(shù)防止踩錯踏板日產(chǎn)汽車開發(fā)出了防止在要踩剎車時誤踩成油門而使車輛加速的功能，使用攝像頭和超聲波傳感器推斷出“要在停車場上停車”的情況時，如果駕駛員踩成了油門就會強(qiáng)制剎車。該技術(shù)預(yù)定在2～3年內(nèi)實(shí)用化。超聲波傳感器技術(shù)就是為了防止在停車場停車時踩錯剎車和油門造成事故而開發(fā)的。該技術(shù)是使用在車輛前后左右各配備一個的四個攝像頭和前保險杠、后保險杠各配備四個共八個超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)的。4個攝像頭沿用顯示車輛周圍俯瞰影像的“環(huán)視顯示器”的攝像頭。利用攝像頭識別出白線等以推斷汽車位于停車場，利用超聲波傳感器測量出汽車與周圍障礙物之間的距離來確定剎車時機(jī)。防止因踩錯剎車和油門而造成事故分兩步實(shí)施。當(dāng)駕駛員在停車場想停車時，如果踩成了油門，則首先將車速減至蠕滑速度，用儀表板的圖標(biāo)來提示危險，并響起警報聲。如果駕駛員仍繼續(xù)踩油門而即將撞上墻壁等物體時，則強(qiáng)制剎車。剎車時機(jī)為保證汽車在與障礙物相距20～30cm左右時可以停下來。
超聲波傳感器工作相關(guān)
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超聲波傳感器工作原理
超聲波傳感器
人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。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。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低，一般為幾十KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測量儀器及裝置，并在通訊，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應(yīng)用。
超聲波傳感器
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?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，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。這里僅介紹小型超聲波傳感器，發(fā)送與接收略有差別，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為23-25KHZ及40-45KHZ。這類傳感器適用于測距、遙控、防盜等用途。該種有T/R-40-16，T/R-40-12等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸，以毫米計）。另有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型）。它的特點(diǎn)是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近開關(guān)用，它的性能較好。超聲波應(yīng)用有三種基本類型，透射型用于遙控器，防盜報警器、自動門、接近開關(guān)等；分離式反射型用于測距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測厚等。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能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射；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，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超聲波信號進(jìn)行檢測.而實(shí)際使用中，用作發(fā)送傳感器的陶瓷振子也可以用作接收器傳感器社的陶瓷振子?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計數(shù)及探測距離等進(jìn)行控制。
超聲波傳感器工作程式
超聲波傳感器
若對發(fā)送傳感器內(nèi)諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓，則壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長與縮短，于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波，其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調(diào)制)，并傳給波接收器。接收器是利用壓力傳感器所采用的壓電效應(yīng)的原理，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應(yīng)變，則產(chǎn)生一面為“+ ”極，另一面為“-”極的40KHz正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小，故必須進(jìn)行放大。 超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車，其原理是利用探測倒車路徑上或附近存在的任何障礙物，并及時發(fā)出警告。所設(shè)計的檢測系統(tǒng)可以同時提供聲光并茂的聽覺和視覺警告，其警告表示是探測到了在盲區(qū)內(nèi)障礙物的距離和方向。這樣，在狹窄的地方不管是泊車還是開車，借助倒車障礙報警檢測系統(tǒng)，駕駛員心理壓力就會減少，并可以游刃有余地采取必要的動作。
超聲波傳感器工作模式
超聲波傳感器
超聲波傳感器利用聲波介質(zhì)對被檢測物進(jìn)行非接觸式無磨損的檢測。超聲波傳感器對透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測。其檢測性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響，包括煙塵環(huán)境和雨天。檢測模式超聲波傳感器主要采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。還有部分超聲波傳感器采用對射式的檢測模式。一套對射式超聲波傳感器包括一個發(fā)射器和一個接收器，兩者之間持續(xù)保持“收聽”。位于接收器和發(fā)射器之間的被檢測物將會阻斷接收器接收發(fā)射的聲波，從而傳感器將產(chǎn)生開關(guān)信號。檢測范圍
超聲波傳感器
超聲波傳感器的檢測范圍取決于其使用的波長和頻率。波長越長，頻率越小，檢測距離越大，如具有毫米級波長的緊湊型傳感器的檢測范圍為300~500mm波長大于5mm的傳感器檢測范圍可達(dá)8m。一些傳感器具有較窄的6o聲波發(fā)射角，因而更適合精確檢測相對較小的物體。另一些聲波發(fā)射角在12o至15o的傳感器能夠檢測具有較大傾角的物體。此外，我們還有外置探頭型的超聲波傳感器，相應(yīng)的電子線路位于常規(guī)傳感器外殼內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)更適合檢測安裝空間有限的場合。調(diào)節(jié)幾乎所有的超聲波傳感器都能對開關(guān)輸出的近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)或是測量范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。在設(shè)定范圍外的物體可以被檢測到，但是不會觸發(fā)輸出狀態(tài)的改變。一些傳感器具有不同的調(diào)節(jié)參數(shù)，如傳感器的響應(yīng)時間、回波損失性能，以及傳感器與泵設(shè)備連接使用時對工作方向的設(shè)定調(diào)節(jié)等。重復(fù)精度
超聲波傳感器
波長等因素會影響超聲波傳感器的精度，其中最主要的影響因素是隨溫度變化的聲波速度，因而許多超聲波傳感器具有溫度補(bǔ)償?shù)奶匦?。該特性能使模擬量輸出型的超聲波傳感器在一個寬溫度范圍內(nèi)獲得高達(dá)0.6mm的重復(fù)精度。輸出功能所有系列的超聲波傳感器都有開關(guān)量輸出型產(chǎn)品。一些產(chǎn)品還有2路開關(guān)量輸出（如最小和最大液位控制）。大多數(shù)產(chǎn)品系列都能提供具有模擬量電流或是模擬電壓輸出的產(chǎn)品。噪聲抑制金屬敲擊聲、轟鳴聲等噪聲不會影響超聲波傳感器的參數(shù)賦值，這主要是由于頻率范圍的優(yōu)選和已獲專利的噪聲抑制電路。同步功能
超聲波傳感器
超聲波傳感器的同步功能可防干擾。他們通過將各自的同步線進(jìn)行簡單的連接來實(shí)現(xiàn)同步功能。它們同時發(fā)射聲波脈沖，象單個傳感器一樣工作，同時具有擴(kuò)展的檢測角度。交替工作超聲波傳感器 超長掃描型以交替方式工作的超聲波傳感器彼此間是相互獨(dú)立的，不會相互影響。以交替方式工作的傳感器越多，響應(yīng)的開關(guān)頻率越低。檢測條件超聲波傳感器特別適合在“空氣”這種介質(zhì)中工作。這種傳感器也能在其它氣體介質(zhì)中工作，但需要進(jìn)行靈敏度的調(diào)節(jié)。盲區(qū)直接反射式超聲波傳感器不能可靠檢測位于超聲波換能器前段的部分物體。由此，超聲波換能器與檢測范圍起點(diǎn)之間的區(qū)域被稱為盲區(qū)。傳感器在這個區(qū)域內(nèi)必須保持不被阻擋。溫濕度
超聲波傳感器
空氣溫度與濕度會影響聲波的行程時間。空氣溫度每上升20oC，檢測距離至多增加3.5%。在相對干燥的空氣條件下，濕度的增加將導(dǎo)致聲速最多增加2%?？諝鈮毫ΤＲ?guī)情況下大氣變化±5%（選一固定參考點(diǎn)）將導(dǎo)致檢測范圍變化±0.6%。大多數(shù)情況下，傳感器在5Bar壓力下使用沒有問題。氣流氣流的變化將會影響聲速。然而由最高至10m/s的氣流速度造成的影響是微不足道的。在產(chǎn)生空氣渦流比較普遍的條件下，例如對于灼熱的金屬而言，建議不要采用超聲波傳感器進(jìn)行檢測，因?yàn)閷κд孀冃蔚穆暡ǖ幕芈曔M(jìn)行計算是非常困難的。標(biāo)準(zhǔn)檢測物采用正方形聲反射板用于額定開關(guān)距離sn的標(biāo)定。1mm的厚度垂直性：與聲束軸線垂直。防護(hù)等級外殼可防固體顆粒和防水。IP65：完全防塵；防水柱的侵入。IP67：完全防塵；在恒溫下浸入水下1m深處并放置30分鐘，能夠有效防護(hù)。IP69K：基于EN的符合DIN-9泵功能可施行雙位置控制，例如一個液位控制系統(tǒng)的泵入泵出功能。當(dāng)一個被測物遠(yuǎn)離傳感器到達(dá)檢測范圍的遠(yuǎn)點(diǎn)時，輸出動作。當(dāng)被測物靠近傳感器到達(dá)檢測范圍設(shè)定的近點(diǎn)時，輸出相反的動作。
超聲波傳感器系統(tǒng)構(gòu)成
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超聲波傳感器主要由如下四個部分構(gòu)成：發(fā)送器：通過振子（一般為陶瓷制品，直徑約為15 mm）振動產(chǎn)生超聲波并向空中幅射。接收器：振子接收到超聲波時，根據(jù)超聲波發(fā)生相應(yīng)的機(jī)械振動，并將其轉(zhuǎn)換為電能量，作為接收器的輸出?？刂撇糠郑和ㄟ^用集成電路控制發(fā)送器的超聲波發(fā)送，并判斷接收器是否接收到信號（超聲波），以及已接收信號的大小。電源部分：超聲波傳感器通常采用電壓為DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 %外部直流電源供電，經(jīng)內(nèi)部穩(wěn)壓電路供給傳感器工作。
超聲波傳感器檢測方式
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根據(jù)被檢測對象的體積、材質(zhì)、以及是否可移動等特征，超聲波傳感器采用的檢測方式有所不同，常見的檢測方式有如下四種：穿透式：發(fā)送器和接收器分別位于兩側(cè)，當(dāng)被檢測對象從它們之間通過時，根據(jù)超聲波的衰減（或遮擋）情況進(jìn)行檢測。限定距離式：發(fā)送器和接收器位于同一側(cè)，當(dāng)限定距離內(nèi)有被檢測對象通過時，根據(jù)反射的超聲波進(jìn)行檢測。限定范圍式：發(fā)送器和接收器位于限定范圍的中心，反射板位于限定范圍的邊緣，并以無被檢測對象遮擋時的反射波衰減值作為基準(zhǔn)值。當(dāng)限定范圍內(nèi)有被檢測對象通過時，根據(jù)反射波的衰減情況（將衰減值與基準(zhǔn)值比較）進(jìn)行檢測。回歸反射式：發(fā)送器和接收器位于同一側(cè)，以檢測對象（平面物體）作為反射面，根據(jù)反射波的衰減情況進(jìn)行檢測。
超聲波傳感器檢測好壞
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超聲波傳感器用萬用表直接測試是沒有什么反映的。要想測試超聲波傳感器的好壞可以搭一個音頻振蕩電路，當(dāng)C1為390OμF時，在反相器⑧腳與⑩腳間可產(chǎn)生一個1.9kHz左右的音頻信號。把要檢測的超聲波傳感器(發(fā)射和接收)接在⑧腳與⑩腳之間;如果傳感器能發(fā)出音頻聲音，基本就可以確定此超聲波傳感器是好的。注：C1=3900μF時，為1.9kHZ左右；C1=0.O1μF時，約0.76kHZ。
超聲波傳感器液位測試
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超聲波測量液位的基本原理是：由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號，在氣體中傳播，遇到空氣與液體的界面后被反射，接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間，即可換算出距離或液位高度。超聲波測量方法有很多其它方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）無任何機(jī)械傳動部件，也不接觸被測液體，屬于非接觸式測量，不怕電磁干擾，不怕酸堿等強(qiáng)腐蝕性液體等，因此性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命長；（2）其響應(yīng)時間短可以方便的實(shí)現(xiàn)無滯后的實(shí)時測量。系統(tǒng)采用的超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時間，根據(jù)媒質(zhì)中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液面?？紤]到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽鞑ニ俣扔枰孕Ｕ?，以提高測量精度。計算公式為：V=331.5+0.607T （1）式中：V為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。S=V ×t/2=V×（t1－t0）/2 （2）式中：S為被測距離；t為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差；t1為超聲回波接收時刻；t0為超聲脈沖發(fā)射時刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點(diǎn)的混合信號處理器，其內(nèi)部集成了溫度傳感器，因此可利用軟件很方便的實(shí)現(xiàn)對傳感器的溫度補(bǔ)償。
超聲波傳感器其他
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超聲波傳感器區(qū)分
超聲波傳感器與聲納傳感器的區(qū)別聲納傳感器和超聲波傳感器是經(jīng)常聽說的兩種探測裝置，很多人認(rèn)為這兩種是一種傳感器，這兩種傳感器之間有什么區(qū)別呢？
高頻超聲波傳感器
聲納傳感器直接探測和識別水中的物體和水底的輪廓，聲納傳感器發(fā)出一個聲波信號，當(dāng)遇到物體后會反射回來，依據(jù)反射時間及波型去計算它的距離及位置。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，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)。聲納傳感器主要用于探測生物，比如用于探測水底有哪些生物，生物體形有多大等。經(jīng)常問你聽說的用于探測水怪的裝置就是聲納傳感器。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種。超聲波傳感器在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。
超聲波傳感器注意事項
1：為確?？煽啃约伴L使用壽命，請勿在戶外或高于額定溫度的地方使用傳感器
[2]
。2：由于超聲波傳感器以空氣作為傳輸介質(zhì)，因此局部溫度不同時，分界處的反射和折射可能會導(dǎo)致誤動作，風(fēng)吹時檢出距離也會發(fā)生變化。因此，不應(yīng)在強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)之類的設(shè)備旁使用傳感器。3：噴氣嘴噴出的噴氣有多種頻率，因此會影響傳感器且不應(yīng)在傳感器附近使用。4：傳感器表面的水滴縮短了檢出距離。5：細(xì)粉末和棉紗之類的材料在吸收聲音時無法被檢出（反射型傳感器）。6：不能在真空區(qū)或防爆區(qū)使用傳感器。7：請勿在有蒸汽的區(qū)域使用傳感器；此區(qū)域的大氣不均勻。將會產(chǎn)生溫度梯度，從而導(dǎo)致測量錯誤。
超聲波傳感器暴露問題
超聲波傳感器應(yīng)用起來原理簡單，也很方便，成本也很低。但是超聲波傳感器都有一些缺點(diǎn)，比如，反射問題，噪音，交叉問題。反射問題如果被探測物體始終在合適的角度，那超聲波傳感器將會獲得正確的角度。但是不幸的是，在實(shí)際使用中，很少被探測物體是能被正確的檢測的。其中可能會出現(xiàn)幾種誤差：三角誤差當(dāng)被測物體與傳感器成一定角度的時候，所探測的距離和實(shí)際距離有個三角誤差。鏡面反射這個問題和高中物理中所學(xué)的光的反射是一樣的。在特定的角度下，發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去，因此無法產(chǎn)生回波，也就無法產(chǎn)生距離讀數(shù)。這時超聲波傳感器會忽視這個物體的存在。多次反射這種現(xiàn)象在探測墻角或者類似結(jié)構(gòu)的物體時比較常見。聲波經(jīng)過多次反彈才被傳感器接收到，因此實(shí)際的探測值并不是真實(shí)的距離值。這些問題可以通過使用多個按照一定角度排列的超聲波圈來解決。通過探測多個超聲波的返回值，用來篩選出正確的讀數(shù)。噪音雖然多數(shù)超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類能夠聽到的頻率。但是周圍環(huán)境也會產(chǎn)生類似頻率的噪音。比如，電機(jī)在轉(zhuǎn)動過程會產(chǎn)生一定的高頻，輪子在比較硬的地面上的摩擦所產(chǎn)生的高頻噪音，機(jī)器人本身的抖動，甚至當(dāng)有多個機(jī)器人的時候，其它機(jī)器人超聲波傳感器發(fā)出的聲波，這些都會引起傳感器接收到錯誤的信號。這個問題可以通過對發(fā)射的超聲波進(jìn)行編碼來解決，比如發(fā)射一組長短不同的音波，只有當(dāng)探測頭檢測到相同組合的音波的時候，才進(jìn)行距離計算。這樣可以有效的避免由于環(huán)境噪音所引起的誤讀。交叉問題交叉問題是當(dāng)多個超聲波傳感器按照一定角度被安裝在機(jī)器人上的時候所引起的。超聲波X發(fā)出的聲波，經(jīng)過鏡面反射，被傳感器Z和Y獲得，這時Z和Y會根據(jù)這個信號來計算距離值，從而無法獲得正確的測量。解決的方法可以通過對每個傳感器發(fā)出的信號進(jìn)行編碼。讓每個超聲波傳感器只聽自己的聲音。
詞條圖冊
更多圖冊
參考資料
1.
超聲波傳感器的應(yīng)用
．傳感器交易網(wǎng)[引用日期2012-12-21]
2.
超聲波傳感器的使用注意事項
．傳感器[引用日期2012-12-21]
超聲波傳感器缺點(diǎn)：超聲波傳感器有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？
伴隨著高新科技水準(zhǔn)的髙速發(fā)展趨勢，在現(xiàn)實(shí)生活中，大家不會太難發(fā)覺超聲波傳感器的運(yùn)用影子。超聲波傳感器因?yàn)榫邆錅y量精度高，運(yùn)作平穩(wěn)，且具備溫度補(bǔ)償作用等特性被普遍用以生產(chǎn)制造、電力工程、冶金工業(yè)測得裝飾建材、化工廠、谷物、轎車、倉儲物流、船只、紡織品、交通出行、勘查、液位儀、物位檢測、排水溝流量檢測、自動化技術(shù)食品工業(yè)等領(lǐng)域，既可精確測量液體原材料，也可精確測量固態(tài)原材料領(lǐng)域的物液位儀精確測量。
超音波盡管運(yùn)用普遍可是俗話說的好人無完人，人非圣賢。從大伙兒過去對超聲波傳感器的掌握和應(yīng)用工作經(jīng)驗(yàn)上看來，超聲波傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)呢，這種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是否會給我們的日常生活產(chǎn)生一定的危害呢?這全是我們在深入了解超聲波傳感器時，必須留意的。下邊工釆網(wǎng)我對于這個問題開展了研究。
最先大家先而言說超聲波傳感器的原理：超聲波傳感器是運(yùn)用超音波的特點(diǎn)研發(fā)而成的感應(yīng)器.超聲波探頭關(guān)鍵由壓電式芯片構(gòu)成,既能夠發(fā)送超音波,還可以接受超音波。壓阻式超音波產(chǎn)生器事實(shí)上是運(yùn)用壓電式結(jié)晶的串聯(lián)諧振來工作中的。它有兩個壓電式芯片和一個共振板。當(dāng)它的兩方面另加差分信號其頻率相當(dāng)于壓電式芯片的原有震蕩頻率時,壓電式芯片可能產(chǎn)生共震,并推動共振板震動,便造成超音波。相反,假如兩電級間未另加工作電壓,當(dāng)共振板接受到超音波時,將被壓迫壓電式芯片作震動,將機(jī)械動能變換為電子信號,這時候它就變成超音波信號接收器了。小輸出功率超聲波探頭多見檢測功效,它有很多不一樣的構(gòu)造,可分直攝像頭(橫波和縱波)、斜攝像頭(橫波)、表層攝像頭(表面波)、蘭姆波攝像頭(蘭姆波)、雙攝像頭(一個攝像頭反射面、一個攝像頭接受)。
次之運(yùn)用超音波特點(diǎn)精確測量物件有很多優(yōu)勢那是由于超音波具備頻率高、光波長短、繞射狀況小，非常是專一性好、可以變成放射線而定項散播等特性。超音波對液體、固態(tài)的透過本事非常大，尤其是在太陽不全透明的固態(tài)中，它穿透幾十米的深層。超音波遇到殘渣或分頁面會造成明顯反射面產(chǎn)生反射面成雷達(dá)回波，遇到主題活動物件能造成多普勒效應(yīng)。根據(jù)超音波特點(diǎn)研發(fā)的感應(yīng)器稱之為“超聲波傳感器”，廣泛運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)、國防安全、生物醫(yī)學(xué)工程等層面。
可是因?yàn)閴弘姴牧系臒釋?dǎo)率一般較為高，非常是確診用超聲波探頭應(yīng)用超聲波傳感器功率較小，操作溫度較為低，能夠長期地工作中而不無效。診療用的超聲探頭的溫度較為高，必須獨(dú)立的冷凍設(shè)備。敏感度關(guān)鍵在于生產(chǎn)制造芯片自身。機(jī)電工程耦合系數(shù)大，敏感度高；相反，敏感度低。緣故有三：
1、如今的超聲波傳感器頻率都相對性固定不動，比如40KHz的感應(yīng)器，只有用在38-42KHz上，其他頻率的也相近，現(xiàn)階段基本上見不上頻域覆蓋面廣的感應(yīng)器，比如40KHz~500KHz那樣的商品；
2、驅(qū)動器工作電壓較高，一般100Vp-p到1500Vp-p中間，在許多 底壓機(jī)器設(shè)備上必須脈沖變壓器變壓，但也會隨著產(chǎn)生一些繁雜難題。如果有3~9V底壓驅(qū)動器（很大輸出功率）的感應(yīng)器就更強(qiáng)了；
3、敏感度，最好是能再高一些；
由此可見超聲波傳感器可以傳出、接受并剖析出大家人耳能沒法發(fā)覺的響聲。在檢驗(yàn)層面運(yùn)用超聲波傳感器可以保證超聲波傳感器、超聲探傷儀等作用，可以用在檢測海底沉船、敵軍潛水艇和顯示信息金屬材料影響等層面。這種都可以運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)牧業(yè)、輕工行業(yè)及其診療等各技術(shù)領(lǐng)域，與我們的日常生活密切相關(guān)。有關(guān)超聲波傳感器的一些優(yōu)缺點(diǎn)分析，工釆網(wǎng)我就為大伙兒敘述到這兒了，假如您依然對超聲波傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)十分很感興趣，何不能夠親身應(yīng)用一下超聲波傳感器，那樣的話就可以在很短的時間內(nèi)學(xué)好超聲波傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，假如在應(yīng)用超聲波傳感器的全過程中，發(fā)覺了如何解決超聲波傳感器的缺陷的方式，還可以咨詢工釆網(wǎng)的有關(guān)超聲波傳感器技術(shù)專業(yè)科學(xué)研究工作人員。
超聲波傳感器缺點(diǎn)：超聲波傳感器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
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發(fā)表于 11-30 11:27 ?
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MB7052超聲波傳感器：精準(zhǔn)判斷無人機(jī)與障礙物之間的距離
無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，目前，無人機(jī)廣泛應(yīng)用于航拍、農(nóng)業(yè)、植....
工程師鄧生 發(fā)表于 10-27 15:21 ?
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機(jī)械式與超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器的區(qū)別
在自然環(huán)境中，風(fēng)速風(fēng)向是環(huán)境監(jiān)測中重要的氣象因素，風(fēng)時時刻刻的影響著我們的生活，到了現(xiàn)代社會，隨著科....
工程師鄧生 發(fā)表于 10-20 18:04 ?
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超聲波傳感器在肺功能檢查儀中有哪些作用
慢性呼吸系統(tǒng)疾病是以慢性阻塞性肺疾?。ㄒ韵潞喎Q慢阻肺）、哮喘等為代表的一系列疾病，是嚴(yán)重影響我國居民....
發(fā)表于 09-30 09:43 ?
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超聲波傳感器測身高的原理解析
隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們的物質(zhì)和文化生活變得越來越豐富。對生活的健康程度也越來越重視，因此產(chǎn)....
發(fā)表于 09-29 11:22 ?
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超聲波傳感器構(gòu)成的超聲波加濕器電路
下圖是由超聲波傳感器構(gòu)成的超聲波加濕器電路，適用于對房間的空氣進(jìn)行加濕。
電子魔法師 發(fā)表于 09-18 11:13 ?
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超聲波傳感器的工作原理_超聲波傳感器的基本應(yīng)用
超聲波傳感器的工作原理如下：當(dāng)有40kHz的脈沖電信號從它的兩引腳輸入時，通過激勵換能器處理以后，將....
發(fā)表于 09-18 09:23 ?
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MEMS慣性傳感器/超聲波傳感器/溫度傳感器需要的技術(shù)創(chuàng)新
村田車規(guī)級傳感器：袁玖金，村田(中國)投資有限公司產(chǎn)品市場統(tǒng)括部傳感器高級工程師 這里就來看看三款....
電子元件技術(shù)圈 發(fā)表于 09-15 09:20 ?
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用MB1444實(shí)現(xiàn)超聲波傳感器短距離測量應(yīng)用解決方案分享
隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）使用的增加，傳感器的需求正在上升。而超聲波傳感器久經(jīng)眾多工業(yè)任務(wù)的考驗(yàn)，是距離測量和物體有無檢測的理...
發(fā)表于 09-14 14:34 ?
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深度了解超聲波傳感器的應(yīng)用場景
用超聲波測量金屬零件的厚度，具有測量精度高、操作簡單、可連續(xù)自動檢測等優(yōu)點(diǎn)。超聲波測厚常用脈沖回波法....
傳感器技術(shù) 發(fā)表于 08-14 15:19 ?
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超聲波傳感器MB7139產(chǎn)品旨在智能優(yōu)化垃圾管理和回收過程中的物流
城市的發(fā)展，如何利用物聯(lián)網(wǎng)，提高垃圾的利用效率，是當(dāng)今城市化發(fā)展的最主要目標(biāo)之一。 在這種趨勢下，物....
發(fā)表于 08-05 11:32 ?
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什么是超聲波傳感器？
超聲波傳感器是可以利用超聲波來檢測到物體的距離、檢測物體是否存在以及檢測物體移動的傳感器。
電子元件技術(shù)圈 發(fā)表于 08-04 09:58 ?
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聲波的特性
物體都有其固有的聲阻抗。聲阻抗是表示聲音傳播容易程度的數(shù)值。它可以通過公式“介質(zhì)密度x介質(zhì)中的音速”....
電子元件技術(shù)圈 發(fā)表于 08-04 09:56 ?
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超聲波傳感器的功能示例
距離可以通過測量超聲波反射時間來計算。由于不受顏色的影響，因此透明玻璃和亞克力也可以作為反射勿進(jìn)行識....
電子元件技術(shù)圈 發(fā)表于 08-04 09:54 ?
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超聲波傳感器的基本使用方法
請確保傳感器的振動不會傳遞到基板或外殼上。如果振動傳遞到基板或外殼，即使傳感器的余響收斂后，外殼也會....
電子元件技術(shù)圈 發(fā)表于 08-04 09:52 ?
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超聲波傳感器缺點(diǎn)：超聲波傳感器的優(yōu)缺點(diǎn) ｜ 阿童木
原標(biāo)題：超聲波傳感器的優(yōu)缺點(diǎn) | 阿童木
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)被廣泛用于制造、電力、冶金測得建材、化工、糧食、汽車、倉儲、船舶、紡織、交通、勘探、液位、物位監(jiān)測、明溝流量檢測、機(jī)器人技術(shù)食品加工等行業(yè)，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。
阿童木超聲波傳感器
首先我們先來說說超聲波傳感器的工作原理：超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器.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。壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際 上是利用壓電晶體的諧振來工作的。它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時,壓電晶片將會發(fā)生共振,并帶動共振板振動,便產(chǎn)生超聲波。反之,如果兩電極間未外加電壓,當(dāng)共振板接收到超聲波時,將壓迫壓電晶片作振動, 將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號, 這時它就成為超聲波接收器了。小功率超聲波探頭多為探測作用, 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)。
其次利用超聲波特性測量物體有許多優(yōu)越性那是因?yàn)槌暡ň哂蓄l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，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。基于超聲波特性研制的傳感器稱為“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。
阿童木超聲波傳感器配件
但是由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用超聲波傳感器功率較小，工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。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。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。原因有：
1、現(xiàn)在的超聲波傳感器頻率都相對固定，例如40KHz的傳感器，只能用在38-42KHz上，其它頻率的也類似，目前幾乎見不到頻域范圍廣的傳感器，例如40KHz~500KHz這樣的產(chǎn)品；
2、驅(qū)動電壓較高，一般100Vp-p到1500Vp-p之間，在很多低壓設(shè)備上需要脈沖變壓器升壓，但也會隨之帶來一些復(fù)雜問題。如果有3~5V低壓驅(qū)動（較大功率）的傳感器就更好了；
3、靈敏度，最好能再高一些；
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)。返回搜狐，查看更多
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