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超声波传感器原理、特点及用途

发布来源:  发布日期: 2022-06-03  访问量:55

超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20KHz机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小的特点,特别是方向性好,可以成为辐射和定向传播。超声波具有很大的液体和固体渗透能力,特别是在阳光不透明的固体中。超声波与杂质或界面接触会产生显著的反射,形成反射回波,与活性物体接触会产生多普勒效应。超声波传感器广泛应用于工业、国防、生物医学等领域。

超声传感器分类

传感器:能感觉到*的测量部件,并按照一定的规则转换为可用的

信号的设备或设备通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置,可以感受到测量信息,并将检测到的信息转换为电信号或其他形式的信息输出,以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。它是实现自动检测和自动控制的主要环节。

目前传感器还没有统一的分类方法,但常用的有三种:

1、可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成分等传感器

2、按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。

3.根据传感器输出信号的性质,可分为开关量(1、0或开、关)的开关传感器;输出为模拟传感器;输出为脉冲或代码的数字传感器。

在这里,我们主要介绍一种传感器-超声波传感器,它广泛应用于日常生活中,给人类社会带来极大便利,以及它在倒车雷达中的应用。

超声传感器基本介绍

超声波传感器是利用超声波特性开发的传感器。超声波必须产生并接收超声波作为检测手段。完成此功能的装置是超声波传感器,通常称为超声波传感器或超声波探头。


超声波探头主要由压电晶片组成,既能发射超声波,又能接收超声波。超声波探头的核心是塑料外套或金属外套中的压电晶片。晶片的材料有很多种。超声波传感器的主要材料有压电晶体(电致伸缩)和镍铁铝合金(磁致伸缩)。电致伸缩材料有锆钛酸铅(PZT)等等。由压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,可以将电能转化为机械振荡,产生超声波。同时,当它收到超声波时,它也可以转化为电能,因此它可以分为发送器或接收器。一些超声波传感器既可以发送也可以接收。超声波传感器由发送传感器(或波发送器)、接收传感器(或波接收器)、控制部件和电源部件组成。发送器传感器由发送器和使用直径为15mm陶瓷振子传感器由陶瓷振子传感器和放大电路组成,传感器接收波产生机械振动,作为传感器接收器的输出,检测发送的超声波。控制部分主要控制发送器发出的脉冲链频率、空比、稀疏调制、计数和探测距离。

超声传感器的工作原理

超声波传感器是利用超声波特性开发的传感器。声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于2万Hz上述声波每秒振动次数较高,超过人耳听觉上限。人们称这种听不见的声波为超声波。

超声波是弹性介质中的一种机械振荡,有两种形式:横向振荡(横向振荡)和纵向振荡(纵向振荡)。纵向振荡主要用于工业中。超声波可以在气体、液体和固体中传播,其传播速度不同。此外,它还有折射和反射,并在传播过程中衰减。

媒体中超声波的反射、折射、衍射、散射等传播规律与可听声波规律没有本质区别。与可听声波相比,超声波具有许多奇怪的特性:传播特性──超声波的衍射能力很差。它可以在均匀介质中直线传播。超声波的波长越短,这一特性就越明显。功率特性──当声音在空气中传播时,促进空气中颗粒的往复振动,使颗粒工作。在相同的强度下,声波的频率越高,它的功率就越大。与普通声波相比,超声波的功率非常大。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体颗粒的剧烈振动,液体中会产生小空洞。这些小空洞迅速膨胀和关闭,会对液体颗粒产生剧烈的冲击,从而产生数千到数万个大气压的压力。颗粒之间的剧烈相互作用会突然提高液体温度,乳化两种不溶性液体(如水和油),加速溶质的溶解和化学反应。超声波在液体中引起的各种效应称为超声波空化。


超声特性:

(1)超声波传播时方向性强,能量容易集中;

(2)超声波可以在各种媒体中传播,并且可以传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒体的相互作用适中,易于携带与传声媒体状态相关的信息(诊断或对传声媒体产生影响)。

在以往的人类文明产业革命中,传感技术一直扮演着先锋的重要角色。它是贯穿各种技术和应用领域的关键技术,几乎无处不在。

随着传感器技术的进步,传感器将从简单的判断功能发展到学习功能,较终发展到创造力。展望新世纪的未来,超声波传感器作为一种非常重要和有用的新工具,将在各个方面都有很大的发展空间,并将朝着更高定位和高精度的方向发展。新的传感器将在满足日益增长的社会需求方面发挥更大的作用。

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