超聲波距離傳感器的結構與工作原理
超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波由換能晶片在電壓的激勵下發生振動產生的它具有頻率高波長短繞射現象小特別是方向性好能夠成為射線而定向傳播等特點超聲波對液體固體的穿透本領很大尤其是在陽光不透明的固體中它可穿透幾十米的深度超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波碰到活動物體能產生多普勒效應因此超聲波檢測廣泛應用在工業國防生物醫學等方面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小功率超聲探頭多作探測作用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最大靈敏度也最高 （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醫療用的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 結構與工作原理 當電壓作用于壓電陶瓷時就會隨電壓和頻率的變化產生機械變形另一方面當振動壓電陶瓷時則會產生一個電荷利用這一原理當給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個金屬片構成的振動器所謂叫雙壓電晶片元件施加一個電信號時就會因彎曲振動發射出超聲波相反當向雙壓電晶片元件施加超聲振動時就會產生一個電信號基于以上作用便可以將壓電陶瓷用作超聲波傳感器 如超聲波傳感器一個復合式振動器被靈活地固定在底座上該復合式振動器是諧振器以及由一個金屬片和一個壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動器的一個結合體諧振器呈喇叭形目的是能有效地輻射由于振動而產生的超聲波并且可以有效地使超聲波聚集在振動器的中央部位 室外用途的超聲波傳感器必須具有良好的密封性以便防止露水雨水和灰塵的侵入壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部內側底座固定在盒體的開口端并且使用樹脂進行覆蓋對應用于工業機器人的超聲波傳感器而言要求其精確度要達到1mm并且具有較強的超聲波輻射 利用常規雙壓電晶片元件振動器的彎曲振動在頻率高于70kHz的情況下是不可能達到此目的的所以在高頻率探測中必須使用垂直厚度振動模式的壓電陶瓷在這種情況下壓電陶瓷的聲阻抗與空氣的匹配就變得十分重要壓電陶瓷的聲阻抗為2.6×107kg/m2s而空氣的聲阻抗為4.3×102kg/m2s5個冪的差異會導致在壓電陶瓷振動輻射表面上的大量損失一種特殊材料粘附在壓電陶瓷上作為聲匹配層可實現與空氣的聲阻抗相匹配這種結構可以使超聲波傳感器在高達數百kHz頻率的情況下仍然能夠正常工作 超聲波距離傳感器技術原理與應用 超聲波距離傳感器可以廣泛應用在物位（液位）監測機器人防撞各種超聲波接近開關以及防盜報警等相關領域工作可靠安裝方便 防水型發射夾角較小靈敏度高方便與工業顯示儀表連接也提供發射夾角較大的探頭 1超聲波測距儀 超高能聲波測距技術使超聲波測距技術有了重大的突破它不僅拓寬了超聲波測距技術的應用場合（適用極惡劣的工作環境）而且使用智能調節技術大大提高了超聲波產品的可靠性及性能指標讓用戶無后顧憂 優秀的回波處理技術5－50KHZ的超高強波頻率使物位計最大量程可達到120米適用介質溫度為–20℃ +175℃智能的全自動調節發波頻率自動的溫差補償功能使其工作更加穩定可靠HpAWK系列產品還擁有靈活多變的工作方式（供電電源可為12VDC24VDC110VAC220VAC;二/三/四線制同一儀表中可隨意組合它還擁有先進的遠程GSMCDMA互聯網調試功能使得用戶隨時可以得到技術支持 HpAWK產品以它尖端的技術穩定可靠的工作質量在化工電力冶金煤礦碼頭水處理輕工及食品衛生等行業得到廣泛的應用
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