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超聲波距離傳感器技術原理

　　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，輸出的能量大，靈敏度也高。

　　（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。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。

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。不同直徑加上不同的結構類型再加上產品的功能型與頻率，就組成了一段簡單的超聲波傳感器代碼，就比如USC14T/R-40MP，可以知道這是封閉式的超聲波傳感器，可以用于水下測距離，它是屬于收發一體式的封閉式傳感器，直徑14mm，頻率40KHz。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shou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shou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，換能器接收波產生機械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接手器的輸出，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。

超聲波傳感器的應用

超聲波距離傳感器技術的應用 超聲波傳感器包括三個部分：超聲換能器、處理單元和輸出級。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。首先處理單元對超聲換能器加以電壓激勵，其受激后以脈沖形式發出超聲波，接著超聲換能器轉入接受狀態，處理單元對接收到的超聲波脈沖進行分析，判斷收到的信號是不是所發出的超聲波的回聲。如果是，就測量超聲波的行程時間，根據測量的時間換算為行程，除以2，即為反射超聲波的物體距離。把超聲波傳感器安裝在合適的位置，對準被測物變化方向發射超聲波，就可測量物體表面與傳感器的距離。超聲波傳感器有發送器和接shou器，但一個超聲波傳感器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波;而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。

超聲波傳感器在測量液位的應用 超聲波測量液位的基本原理是：由超聲探頭發出的超聲脈沖信號，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。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波。超聲波測量方法有很多其它方法的優點：（1）無任何機械傳動部件，也不接觸被測液體，屬于非接觸式測量，不怕電磁干擾，不怕酸堿等強腐蝕性液體等，因此性能穩定、可靠性高、壽命長;（2）其響應時間短可以方便的實現無滯后的實時測量。