超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用
超声波传感器是一种利用超音波作为能量源，通过检测超音波在空气中传播时所产生的回波来测量距离、速度、方向等物理量的一种非接触式传感器。
由于其具有快速响应、精度高、可靠性强等优点，被广泛应用于障碍物检测、出现举措控制、距离测量、测量流体速度、物位测量等领域。
超声波传感器一般由超声波发射器、接收器、控制电路、信号实现等部分组成。
超声波发射器和接收器通常是由圆形或矩形的陶瓷片组成，这些陶瓷片中内部有激励电极和感应电极。
当外加一定电压时，激励电极激发陶瓷产生定频振动，发射一定频率的超音波，在检测物体时，超声波所遇到的物体表面会反射部分信号，经过接收器收集后，通过控制电路进行信号处理即可。
超声波传感器的应用十分广泛，可以在各种环境中发挥其优异的性能。
其中，最为常见的应用领域包括以下方面：
1、距离测量：超声波传感器可以利用超声波进行精准的距离测量，广泛应用于机器人导航、自动化车库、安防监控等领域。
2、流体测量：利用超声波传感器对流体速度和液位进行测量，可以用于石油化工、水处理、食品加工等行业中。
3、场所计量：超声波传感器可以检测到物体在特定区域内的移动方向和速度，同时还可测量物体的体积参数，广泛应用于物流输送、仓储管理等领域中。
4、避障控制：利用超声波传感器检测行车或机器人前方障碍物的距离和位置，控制其行进方向和速度，可以实现避障控制和智能导航等功能。
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用
超声波传感器是一种基于超声波原理工作的传感器，能够将超声波转化为电信号并进
行探测和测量。
它具有测距精度高、反应速度快、不受环境光影响等优点，因此在许多领
域都有广泛的应用。
超声波传感器的工作原理是利用超声波的回波时间来计算物体与传感器的距离。
传感
器通过发射超声波信号，然后接收回波信号，并根据回波信号的延迟时间来计算距离。
超
声波在空气中的传播速度是已知的，因此可以根据发射和接收的时间差来计算出距离。
超声波传感器的应用非常广泛。
以下是几个常见的应用领域：
1. 距离测量：超声波传感器可以精确测量物体与传感器的距离，因此在自动化、物
流和仓储等领域广泛应用。
比如在自动门系统中，超声波传感器可以探测到人体的距离，
从而自动打开门。
4. 非接触式测量：由于超声波的特性，超声波传感器可以用于非接触式测量和探测。
比如在医学领域，超声波传感器可以用于体温测量、血压测量和心脏监测等。
5. 测厚和质检：超声波传感器可以测量物体的厚度，并用于质量检测和控制。
比如
在制造业中，超声波传感器可以检测产品的厚度和质量，从而确保产品的制造质量。
超声波传感器具有许多优点和广泛的应用领域。
随着科技的进步，超声波传感器的应
用会越来越广泛，为各行各业带来更多的便利和效益。
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用超声波传感器，也叫超声传感器，是一种通过发射和接收超声波来检测目标物体位置、距离、反射率等物理量的电子器件。
它适用于各种环境，特别是在无法看到物体的情况下使用，如在黑暗中或在泥浆、水等浑浊液体中。
它们在自动化控制、汽车、机器人、医疗、测距等各个领域都有广泛的应用。
超声波传感器的原理是利用超声波在空气中的传递特性。
当电流通过传感器的超声波发生器时，它会生成一系列超声波。
这些超声波会在空气中扩散，直到遇到一个物体。
当超声波碰撞到物体时，部分能量会被反射回来，经过传感器的接收器，并转化为电信号。
根据反射回来的时间和传播速度，传感器可以计算出物体与传感器之间的距离。
超声波传感器的应用非常广泛。
以下是一些超声波传感器应用的例子：1. 汽车倒车雷达：超声波传感器在汽车倒车雷达中发挥着关键作用。
汽车后部的传感器将超声波发射到后方，并接收从目标物体反射回来的波。
系统可以根据这些反射波计算出目标物体与汽车的距离和方向，并发出声音或信号提示驾驶员。
2. 环境控制：超声波传感器用于实现自动化环境控制系统中的智能决策。
传感器可以检测房间的温度、湿度和空气质量等参数，并根据这些参数调整系统中的各种设备，如加热器、空调和换气扇等，以保持房间舒适和健康。
3. 医疗设备：超声波传感器是唯一用于产前检查、疾病检测和治疗的医疗工具之一。
传感器可以发送高频超声波来扫描人体内部，然后将反射回来的信号转换为显像图像。
这些图像可以用于检测器官、组织和器官系统的疾病和异常，并用于治疗疾病，如肿瘤和结石等。
4. 测距和测量：超声波传感器可以用于测量物体的距离、速度和方向。
例如，超声波传感器可以在仓库中检测货架上的物品数量。
当仓库管理员推车经过货架时，传感器可以计算每个架子上物品的数量，并将信息发送到中央数据库。
总之，超声波传感器在许多领域都有广泛的应用。
它们的高精度、可靠性和实用性使它们在控制、感应和监测应用中成为不可替代的工具。
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用
超声波传感器是一款常用的测距器，主要通过向目标物体发射超声波，再接收被目标物体反射回来的超声波，根据声波的反射时延来计算目标物体与传感器的距离。
因为超声波在大气中传播的速度稳定，因此这种测距方式具有高精度、稳定性和可靠性等优点。
超声波传感器可以应用在多个领域中，以下是其中几个典型的应用：
1. 距离测量：超声波测距与激光测距类似，都是通过测量光或声波的反射时延来计算距离的。
不同的是，超声波测距可以应用在更广泛的范围内，因为它不会受到光线的干扰。
超声波传感器可以用于机器人、汽车、智能家居等的距离测量。
2. 避障控制：超声波传感器可以用于自动避障系统中，通过检测前方障碍物的距离和位置，使机器人或车辆能够自动躲避障碍物。
这种控制方式在物流、自动化生产等领域广泛应用。
3. 液位检测：超声波传感器可以测量液体表面距离传感器的距离，从而确定液位高度。
它可以应用于油罐、储罐、水箱等的液位检测，也可以用于污水处理、工业化学等领域的液位检测。
4. 温度测量：超声波传感器通过沿着物体表面传播的超声波来测量温度，因为声速在温度变化时会发生变化。
这种方法可以应用在高温、高压和强电磁场等环境中，而不像传统的温度测量方法那样受到影响。
总之，超声波传感器具有非接触、高可靠性、省电等优点，广泛应用于自动化控制、智能家居、安防监控、医疗器械等各个领域中。
超声波传感器及应用
超声波传感器及应用我要打印我要留言查看留言文章来源：中国功率超声网添加人：admin 添加时间：2006-6-23 16:11:45来自：转载原理简述：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。
超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
小功率超声探头多作探测作用。
它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。
超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。
构成晶片的材料可以有许多种。
晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。
超声波传感器的主要性能指标包括；（1）工作频率。
工作频率就是压电晶片的共振频率。
当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
（2）工作温度。
由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。
医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
（3）灵敏度。
主要取决于制造晶片本身。
机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
结构与工作原理当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。
另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用超声波传感器是一种利用声波的特性进行测量和探测的传感器。
它通过发射超声波并接收回波来测量目标物体与传感器的距离，并可以根据回波的特性来识别目标物体的性质和状态。
超声波传感器具有精度高、反应速度快、可靠性强等特点，同时也具有体积小、功耗低的优势，在工业、医疗、自动化等领域中有着广泛的应用。
超声波传感器的工作原理是利用超声波在空气中的传播速度来计算目标物体与传感器之间的距离。
传感器通过发射元件发射一束超声波，当这束超声波遇到目标物体时，一部分超声波会被目标物体反射回来，传感器通过接收元件接收到这些回波，并测量回波的时间间隔来计算出目标物体与传感器之间的距离。
超声波的传播速度在不同的介质中会有所不同，因此在不同的应用场景中需要根据实际情况进行校准和调整。
超声波传感器的应用非常广泛。
在工业领域中，超声波传感器常用于流量计、液位计、压力传感器等仪器设备中，用于测量和监控工业过程中的液体和气体的流动、压力和液位等参数。
在无人驾驶汽车和智能机器人领域，超声波传感器可以用于环境感知和障碍物检测，帮助车辆或机器人安全行驶。
在医疗领域中，超声波传感器被广泛应用于超声医学诊断设备中，用于观察和检测人体内部组织和器官的变化和病变。
超声波传感器也可以应用于矿山勘探、海洋勘测、物体测距与避障等领域。
超声波传感器的优势在于其测量范围广、精度高，并且可以在较恶劣的环境下工作。
相比于其他传感器，超声波传感器不受光学、电磁和颜色的影响，可以在黑暗或复杂的环境中正常工作并获得准确的测量结果。
超声波传感器体积小、功耗低，适合于集成到微型设备和嵌入式系统中，具有较好的可靠性和稳定性。
超声波传感器也存在一些限制和挑战。
超声波在传播过程中会受到目标物体的反射、折射和散射等影响，因此对目标物体的形状、表面质地和声波吸收特性有一定的要求。
超声波传感器在测量距离时受到传播时间的限制，因此在较大距离的测量中可能存在一定的误差。
超声波传感器的价格相对较高，一些高精度、高性能的超声波传感器的价格更是昂贵。
超声波传感器的应用及技术原理介绍
超声波传感器的应用及技术原理介绍超声波传感器是一种重要的传感器，被广泛应用于测距、检测障碍、测流等领域。
本文将介绍超声波传感器的应用及技术原理。
一、超声波传感器的基本原理超声波传感器利用声波在介质中的传播特性，通过发射超声波并接收反射回来的波来实现对目标的探测和测量。
它的基本结构包括超声波发射器、接收器和信号处理电路。
超声波发射器产生高频声波，经过透镜聚焦，形成一个声波束，照射到目标上。
目标表面会反射一部分声能，这些反射声波被接收器接收，并转化为电信号。
信号处理电路将接收到的信号进行放大、滤波、数字化等操作，最终输出距离、速度、流量等物理量。
二、超声波传感器的应用1. 距离测量超声波传感器可以测量距离，特别是在避障、机器人导航等领域得到了广泛应用。
通过计算发射和接收时间差，可以估算目标距离，实现精确的距离测量。
2. 检测障碍超声波传感器也常用于检测障碍。
在汽车中应用，可以实现自动泊车、避免碰撞等功能。
在工业生产中，可以用于控制机器人、机械手臂等设备避开障碍物，提高生产效率。
3. 测流超声波传感器还可应用于测流量，适用于液体和气体的流量测量。
它不会对被测介质产生压力和阻力，而且不受温度、粘度等因素的影响。
因此，被广泛应用于化工、水利、能源等行业。
三、超声波传感器的技术原理1. 超声波的传播特性超声波传感器利用的是声波在介质中的传播特性。
声波在介质中传播的速度和密度有关，通常情况下，介质密度越大，声波传播速度越快。
因此，在水中传播的声波速度显著高于空气中的声波速度。
2. 聚焦技术聚焦是超声波传感器技术的重要组成部分，它能够将声波束集中在一个小区域内，提高能量密度，增加返回信号的强度。
可以通过聚焦透镜、聚焦阵列等方式实现，这些聚焦元器件能够控制声波的传播方向和形状，提高信号的质量和可靠性。
3. 多普勒效应在测量物体速度时，超声波信号被发射向物体，并反弹回来，测量时间差就可以估算物体移动的距离和速度。
为了进一步提高速度测量的精度，可以利用多普勒效应，通过检测回波频率的变化来计算物体的速度。
超声波传感器及其应用
超声波传感器及其应用超声波传感器的原理是利用超声波的传播和反射来测量距离或检测目标物体的性质。
超声波传感器由发射器、接收器和控制电路组成。
发射器发出超声波信号，经过空气中传播到目标物体表面，一部分被目标物体反射回来，被接收器接收到。
根据超声波发射和接收的时间间隔，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
超声波传感器具有测距精度高、快速响应、测量范围广、非接触测量等优点，因此在很多领域得到广泛应用。
在工业领域，超声波传感器可以用于测量液位、物体定位、检测材料的密度、粘度、厚度等参数。
在流体工程中，超声波传感器可以用于测量管道中流体的流速，从而实现自动控制和监测。
在智能家居领域，超声波传感器可以用于人体检测和距离测量。
当有人靠近传感器时，超声波传感器可以检测到，并触发家居设备进行相应的操作，如自动开关灯、调节空调温度等。
在机器人技术中，超声波传感器可以用于机器人的避障和导航。
通过测量与障碍物的距离，机器人可以避免碰撞，并根据测量结果进行路线规划，实现自主导航。
在汽车领域，超声波传感器可以用于车辆停车辅助，帮助司机判断与障碍物的距离，避免碰撞和剐蹭。
在医疗领域，超声波传感器可以用于医学成像和检测。
超声波传感器可以用于心脏超声检查，观察心脏结构和功能，帮助诊断心脏疾病。
超声波传感器还可以应用于环境监测、流量测量、物体判别等领域。
超声波传感器由于其高精度、高灵敏度和非接触测量等特点，在各个领域中都有着广泛的应用前景。
随着技术的不断发展，超声波传感器的性能将进一步提升，应用范围也将更加广泛。
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超声波传感器及其应用
摘要
本文主要介绍了超声波的特点,超声波传感器的原理与应用等多个方面。
文中阐述了超声波与可听声波的区别,超声波传感器在医疗,工业生产,液位测量,测距系统等多个领域中得到了广泛的应用。
因超声波具有的独特的特性,使得超声波传感器越来越在生产生活中体现了其重要性,具有一定的研究价值。
关键词:超声波传感器疾病诊断测距系统液位测量
Ultrasonic sensors and its application
Abstract
This paper mainly introduces the characteristics of ultrasonic, principle and application of ultrasonic sensors, etc. In this paper, the ultrasound and sound waves, ultrasonic sensors in medical treatment, industrial production, level measurement, ranging in many fields such as system has been widely used. Due to the unique characteristics of ultrasonic has, ultrasonic sensors in production and life embodies its importance, has certain value.
key words: ultrasonic sensors Disease diagnosis Distance measuring system level
目录
一、超声波传感器概述 4
1.超声波 4
2.超声波传感器 5
二、超声波传感器的应用 5
1.超声波距离传感器技术的应用 6
2.超声波传感器在医学上的应用 6
3.超声波传感器在测量液位的应用 6
4.超声波传感器在测距系统中的应用 6
三、小结 7
参考文献 7
超声波传感器及其应用
一、超声波传感器概述
1.超声波
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20000Hz 以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。
在工业中应用主要采用纵向振荡。
超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。
另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。
超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。
与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。
功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。
在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。
由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。
空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。
这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。
微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。
这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。
超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)超声波能
在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。
2.超声波传感器
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。
超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。
超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。
构成晶片的材料可以有许多种。
超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。
电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT)等。
压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。
有的超声波传感器既作发送,也能作接收。
超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。
发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中辐射；而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超声波进行检测。
控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。
二、超声波传感器的应用
1.超声波距离传感器技术的应用
超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。
首先处理单
元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。
如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。
把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。
超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。
超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。
2.超声波传感器在医学上的应用
超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。
超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。
3.超声波传感器在测量液位的应用
超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。
超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。
4.超声波传感器在测距系统中的应用
超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基
本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。
如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。
超声波测距适用于高精度的中长距离测量。
三、小结
文章主要从超声波与可听声波相比所具有的特性出发,讨论了超声波传感器的原理与特点,并由此总结了超声波传感器在生产生活各个方面的广泛应用。
但是,超声波传感器也存在自身的不足,比如反射问题,噪声问题的等等。
因此对超声波传感器的更深一步的研究与学习,仍具有很大的价值。
参考文献:
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[3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社.
[4]王松,郑正奇,邹晨祎.超声定位车辆路径监测系统的设计.2006,（10).
[5]俞志根,李天真,童炳金.自动检测技术实训教程.清华大学出版社.。