超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20000Hz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。生活中常見的傳感器應用有以下幾種:1、自動門,利用人體的紅外微波來開關門。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。
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shou器。有的超聲波傳感器既作發送,也能作接收。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??刂撇糠种饕獙Πl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。
生活中常見的傳感器應用有以下幾種:
1、自動門,利用人體的紅外微波來開關門;
2、煙霧報警器,利用煙敏電阻來測量煙霧濃度,從而達到報警目的;
3、手機,數碼相機的照相機,利用光學傳感器來捕獲圖象;
4、電子稱,利用力學傳感器(導體應變片技術)來測量物體對應變片的壓力,從而達到測量重量目的;
5、水位報警,溫度報警,濕度報警,光學報警等。
我們都知道超聲波傳感器分為發射、接收、收發一體3種,但發射和接收的原理分別是怎樣的呢?當從超聲波發射傳感器輸入頻率為40KHz的脈沖電信號時,壓電晶體會因變形而產生振動,振動頻率在20KHz以上,由此形成了超聲波。那么該超聲波經錐形共振盤共振放大后定向發射出去;從傳感器相關企業發展情況來看,小而散是當前傳感器產業的顯著特征。接收傳感器接收到發射的超聲波信號后,促使壓電晶片變形而產生電信號,通過放大器放大電信號。
發射頭是利用壓電效應來實現產生超聲波的,就是在發射頭不斷給出一定頻率的如40KHz的電壓信號,就可以產生超聲波。可以考慮利用單片機來實現,當然功率不大的可以用單片機來實現。
超聲波傳感器的頻率主要有2種,分別是25KHz和40KHz;超聲波是一種頻率大于20KHz的音波。發射式的傳感器本身發射超聲波,再接受反饋的超聲波;接收式的傳感器本身不發射超聲波,是通過傳感器接收超聲波,將其轉換成電信號,進行測量。