傳感器中,什么是超聲波?超聲波傳感器的工作原理又是怎樣的?
我們聽得到的聲音實際上是以波的形式在空氣中傳播的,一般稱之為聲波。聲波信號的頻率在16Hz到2×104Hz之間,低于16Hz是次聲波,高于2×104Hz就是超聲波。超聲波傳感器按照工作原理可以分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等,這里我們介紹最為常見的壓電式。超聲波開關(guān)量輸出與ad/開關(guān)量輸入,程序?qū)ζ溆嫊r。
超聲波傳感器的優(yōu)缺點是什么?
超聲波傳感器的優(yōu)點:
1.不受物體顏色或透明度的影響
超聲波傳感器將聲音反射出物體,所以顏色或透明度不會影響傳感器的讀數(shù)。
2.能在黑暗環(huán)境下使用嗎
與使用光線或攝像機的近距離傳感器不同,黑暗的環(huán)境不會影響超聲波傳感器的探測能力。
3.不受灰塵、污物或高濕度環(huán)境影響
雖然許多傳感器在這些環(huán)境下工作良好,但仍有一些傳感器產(chǎn)生不正確的讀數(shù),特別是在極端條件下,即大量的灰塵或水積累。
4.在某些應(yīng)用中具有較高的精度
超聲波傳感器在測量平行表面的厚度和距離時具有較高的精度。
高靈敏度和穿透力使超聲波傳感器更容易探測到外部,也能探測到深部物體。
6.抗環(huán)境干擾強:可在任何照明環(huán)境下使用。在室內(nèi)、室外、復(fù)雜環(huán)境光等各種光照條件下,性能可靠??蓪狻?、塵、顏色、材料等進行非接觸檢測,所以在某些應(yīng)用中超聲波傳感器比紅外傳感器更好,因為它們不受煙霧或黑物質(zhì)的影響。
7.應(yīng)用范圍廣:超聲波傳感器可用于水位檢測、無人機應(yīng)用、自動避障應(yīng)用、距離檢測應(yīng)用等。
8.多用途:有無檢測、電平檢測、位置檢測、距離檢測等??梢詽M足大部分非接觸檢測的需要。
超聲波傳感器也有一些缺點:
1.不能在真空中工作
由于超聲波傳感器使用聲音來工作,它們在真空中根本無法工作,因為沒有空氣來傳播聲音。
2. 不適合水下
3.軟材料會影響傳感精度
覆蓋在非常柔軟的織物上的物體會吸收更多的聲波,使得傳感器很難看到目標(biāo)。
4. 5-10度或以上的溫度變化會影響傳感精度
然而,現(xiàn)在許多制造商的產(chǎn)品都提供溫度補償,這些傳感器可以根據(jù)啟動時或每次量程讀數(shù)前的溫度、電壓等的任何變化進行校準(zhǔn)。
5. 小物體很難反射聲波
物體可能太小,不能反射足夠的聲波回傳感器被探測到。
6. 有些特定的形狀很難捕捉到反射波
某些物體的形狀或位置會使聲波在物體上反彈,但會偏離超聲波傳感器。在選擇超聲波傳感器時,必須注意上述環(huán)境和應(yīng)用場景;最后,總的來說,距離測量、密閉容器中的液位檢測、障礙物檢測、透明物體檢測、汽車避撞系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)等領(lǐng)域都是使用超聲波傳感器拳頭的場景。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(fā)生振動產(chǎn)生的,它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)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(lǐng)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(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)?;诔暡ㄌ匦匝兄频膫鞲衅鞣Q為“超聲波傳感器”,廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。
缺點:
由于壓電材料的居里點一般比較高,特別是診斷用超聲波探頭使用
超聲波傳感器功率較小,所以工作溫度比較低,可以長時間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高,需要單獨的制冷設(shè)備。
靈敏度主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大,靈敏度高;反之,靈敏度低。您打算用在什么方面?
廣泛的說:
1、現(xiàn)在的超聲波傳感器頻率都相對固定,例如40KHz的傳感器,只能用在38-42KHz上,其它頻率的也類似,目前幾乎見不到頻域范圍廣的傳感器,例如40KHz~500KHz這樣的產(chǎn)品;
2、驅(qū)動電壓較高,一般100Vp-p到1500Vp-p之間,在很多低壓設(shè)備上需要脈沖變壓器升壓,但也會隨之帶來一些復(fù)雜問題。如果有3~5V低壓驅(qū)動(較大功率)的傳感器就更好了;
3、靈敏度,最好能再高一些;
總的來說,這些問題主要是由于超聲波傳感器多采用壓電陶瓷材料的原因,其它材料或結(jié)構(gòu)的超聲波傳感器,目前在國內(nèi)幾乎見不到。
再說適用性方面,超聲波用來檢測,一般適合12m以內(nèi)的測距(極限25米),或者測厚度、探傷、B超等,都是很適合的,精度也很高。但是超過12米,例如1公里測距超聲波就很難做到了。工釆網(wǎng)小編總結(jié)了超聲波傳感器的優(yōu)點為:頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。