超声波传感器原理讲述ppt课件
合集下载
超声波传感器.ppt
9.1 超声波及其性质
◆图9-4所示即为超声波在各类介质中的衰减情形， 读者在图中将会发现频率愈低的超声波衰减愈 小。
图9-4 超声波的衰减
9.1.5 超声波的指向性
9.1.5 超声波的指向性
如图9-5所示，使一个半径为R的圆 板波源呈活塞状振动，发射出具有
λ波长的超声波，则其指向角θ可以 表示为sinθ=λ／R。
9.1 超声波及其性质
9.1.1 超声波的频率范围
人听到响声是由于乐器的振动，经过周围 的空气，传送到人耳，振动耳膜，使听觉神经 感受到响声。 ◆音的高低取决于振动数的多少，音的强弱取决 于振幅的大小。一般人耳可听见的声波数范围 为16Hz—20KHz，但此频率范围的界限与音的 强度或个人听觉有关系，所以一般人耳的感音 范围大致可绘成如果9-1所示的关系图。
Siren
振动子
水晶 Rochelle盐
ADP
钛酸钡 锆酸钛酸铅
镍 AF合金 Ferrite
发生周期数K Hz
20—30000 0.2—1000 0.2—1000
介质
气体，液体， 固体
液体，固体 液体，固体
10—10000 液体，固体
10-100
气体，液体， 固体
5—50 2—100 0.2—250
9.1.2超声波的种类
◆超声波的发射方式不同，造成了超声波种类的不同，大致上可
分
为五类，如图所示，图（a）的纵波
（Longitudinal Wave）又称压缩波
（Compression Wave），介质粒子的振
动与波的进行方向一致，专供强力超
声波的运用。
图(b)为纵波，比起图(a)的纵波，波速 慢了许多，主要是因为此类纵波是在 直径较小的棒中传输。
超声波传感器概要.ppt
如图是自激型晶体管振荡电路，其中MA40A3S是振荡频 率为40kHz的超声波传感器。
（a）基本型 自激型晶体管振荡电路
如图是科耳皮兹振荡电路。 超声波传感器在电感性的 频率下产生振荡。该振荡 频率与串联谐振频率不一 致，造成这种现象的原因 是由于反谐振频率对它的 影响，具体地讲就是C1、 C2的调整会影响fr。
次声波
声波
超声波
微波
音乐 语言
探测
10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7
声波频率界限图
f (H z)
声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到， 但可与人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人 的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。
2.可闻声波 美妙的音乐可使人陶醉。
超声波传感器
张凯
学习内容
一、超声波的概述 二、超声波传感器的工作原理 三、超声波传感器的测量电路 四、超声波传感器的应用
一、超声波的概述
1、超声波及其基本特性
次• 声波波（：动低）于：16振H动z的在机弹械性波介；质内的传播称为波动。 声波：其频率频在率16：~2次×声10波4 、Hz声之波间、，超能声为波人、耳微所波闻的机械波； 超声波：高于2×104 Hz的机械波； 微波：频率在3×108~3×1011 Hz之间的波；
（b）振荡可控型 自激型晶体管振荡电 路
如图是一个具有振荡
控制端的自激型晶体
管振荡电路。由于它 将图 (a)的地接到了 晶体管VT2的集电极 上，因此当VT2截止 时振荡就会停止。
图是自激型运算放大器振荡放大电路，元件清单如表 所示。
名称 运算放大器
超声波传感器利用压电效应的原理，压电效应 有逆压电效应和正压电效应，超声波传感器是 可逆元件，超声波发送器就是利用逆压电效应 的原理。所谓逆压电效应就是在压电元件上施 加电压，元件就变形，即应变；正压电效应就 是压电元件沿一定方向受力后，发生变形，在 两表面产生符号相反的电荷。
超声波传感器介绍完整ppt
• 通过函数调用可以很方便地使用超声波测距模块。
实现测距的函数解读
void ask_pin_F() // 量出前方距離 { digitalWrite(outputPin, LOW); // 讓超聲波發射低電壓 2μs delayMicroseconds(2); digitalWrite(outputPin, HIGH); // 讓超聲波發射高電壓 10μs，這裡 至少是 10μs delayMicroseconds(10); digitalWrite(outputPin, LOW); // 維持超聲波發射低電壓 float Fdistance = pulseIn(inputPin, HIGH); // 讀取相差時間 Fdistance= Fdistance/5.8/10; // 將時間轉為距離距离（單位：公分） Serial.print("F distance:"); //輸出距離（單位：公分） Serial.println(Fdistance); //顯示距離 Fspeedd = Fdistance; // 將距離 讀入 Fspeedd(前速) }
超声波传感器介绍
超声波测距模块
• 超声波传感器有四 个脚
• VCC 接+5V • TRIQ 信号输入 • ECHO 信号输出 • GND 接地
超声波测距模块的工作原理
(1)采用IO 触发测距，trig脚给出至少10us 的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过IO 输出一高电平，高电平持续的时间就是超
声波从发射到返回的时间． (4)在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口
变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,从 而可算出距离： 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2
实现测距的函数解读
void ask_pin_F() // 量出前方距離 { digitalWrite(outputPin, LOW); // 讓超聲波發射低電壓 2μs delayMicroseconds(2); digitalWrite(outputPin, HIGH); // 讓超聲波發射高電壓 10μs，這裡 至少是 10μs delayMicroseconds(10); digitalWrite(outputPin, LOW); // 維持超聲波發射低電壓 float Fdistance = pulseIn(inputPin, HIGH); // 讀取相差時間 Fdistance= Fdistance/5.8/10; // 將時間轉為距離距离（單位：公分） Serial.print("F distance:"); //輸出距離（單位：公分） Serial.println(Fdistance); //顯示距離 Fspeedd = Fdistance; // 將距離 讀入 Fspeedd(前速) }
超声波传感器介绍
超声波测距模块
• 超声波传感器有四 个脚
• VCC 接+5V • TRIQ 信号输入 • ECHO 信号输出 • GND 接地
超声波测距模块的工作原理
(1)采用IO 触发测距，trig脚给出至少10us 的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过IO 输出一高电平，高电平持续的时间就是超
声波从发射到返回的时间． (4)在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口
变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,从 而可算出距离： 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2
超声波传感器1PPT课件
09.08.2021
最新课件
62
超声波测厚
09.08.2021
石料测厚
最新课件
63
超声波手持式测厚
木材测厚
混凝土测厚
09.08.2021
小提琴 木料测厚
最新课件
64
双晶超声波测厚探头
09.08.2021
最新课件
65
双晶超声波测厚探头（续）
09.08.2021
最新课件
66
超声波测量液位和物位原理
超声波传感器
本章主要学习超声波的物 理特性，着重了解超声波在检 测技术中的一些应用，也涉及 无损探伤的设备及方法。
09.08.2021
最新课件
1
概述： 声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到， 但可与人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人 的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。
在液罐上方安装空气传导 型超声发射器和接收器，根据 超声波的往返时间，就可测得 液体的液面。
09.08.2021
最新课件
67
超声波液位计原理
09.08.2021
最新课件
29
压电陶瓷的主要性能指标
1) 介电常数 ：1000~6000 2) 压电灵敏度D33 ：300~600pC/N 3) 机械品质因素Q：100~2000 4) 居里温度：300~400 C 5）静电容：1000 ~ 100000pF（与面积有关） 6）频率范围：
用于超声清洗：30~100KHz 用于探伤仪及流量计：2.5~5MHz 用于雾化器：1~2MHz
在被测距离所经历的路程，除以2就得到距离。
09.08.2021
最新课件
传感器原理及工程应用(第三版)超声波传感器40页PPT
传感器原理及工程应用(第三版)超声 波ห้องสมุดไป่ตู้感器
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
1.3超声波传感器课件
大小尺寸
空间距离
运动速度
位移传感器：是能够感知并且把物体的运动位移、空间距 离大小，如距离、位置、尺寸、速度等非电学物理量转换 成电学量的装置
超声波位移传感器
自然界中的超声波现象
蝠在黑夜中飞行自如，哪 怕是在成群结队的飞行时， 没有光线也不会撞到其他的 物体。这是为什么
原因：发出频率在 20~100KHZ的超声波，并且 利用超声波“导航”以判断出 飞行中的障碍物距离并绕行
超声波的频率范围：大于20000HZ的声波
超声波的物理特性-多普勒效应
超声波的物理特性-多普勒效应
超声波的物理特性 物理特性：方向性好、穿透能力强，尤其是在 固体中，可穿透几十米的厚度；声波的反射能力 明显，可以探测物体。 超声波的其他效应：机械效应、空化效应、化 学效应、热效应。
超声波传感器： 超声波位移传感器是 利用超声波的物理特性 和各种效应制成的装置， 习惯上也称为超声波探 头。
超声波位移传感器： 超声波发生器 超声波接收器
1.超声波发生器：也称发射探头，是超声波的产 生和发射装置。 原理：利用逆压电效应制成。 2.超声波接收器：是利用正压电效应制成的，也 称接收探头。
2.超声波接收器的性能指标：
工作频率：只压电晶体的谐振频率。常见有30kHz、 40kHz、75kHz、200kHz、400kHz 工作温度：指工作温度要低于压电晶体居里点。 灵敏度：指接收微弱声波的能力，单位是分贝。 方向角：反应传感器指向性的参数，方向角越小，指向 性越好。
5.1超声波位移传感器
疑 问
1.为什么靠近过一点距离手机 会黑屏？
2.是因为手上的温度还是因为 遮挡了某种我们看不见的东西
集思广益
生活中有哪些事物运用了位移传感器呢？