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超声波传感器的原理及应用

超声波传感器的原理及应用

点击数:7310 次   录入时间:03-04 11:43:57   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

 一、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。

        二、结构与工作原理

        超声波距离传感器可以广泛应用在物位(液位)监测,机器人防撞,各种超声波接近开关,以及防盗报警等相关领域,工作可靠,安装方便, 防水型,发射夹角较小,灵敏度高,方便与工业显示仪表连接,也提供发射夹角较大的探头。

        1、超声波测距仪:

        HpAWK超高能声波测距技术HpAWK系列产品使超声波测距技术有了重大的突破,它不仅拓宽了超声波测距技术的应用场合(适用极恶劣工的工作环境),而且使用智能调节技术,大大提高了超声波产品的可靠性及性能指标,让用户使用无后顾之忧 。 。

  优秀的回波处理技术,5-50KHZ的超高强发波频率使HAWK物位计最大量程可达到120米,适用介质温度为–20℃— +175℃。智能的全自动调节发波频率,自动的温差补偿功能使其工作更加稳定可靠。HpAWK系列产品还拥有灵活多变的工作方式(供电电源可为12VDC、24VDC、110VAC、220VAC;二/三/四线制同一仪表中可随意组合。它还拥有先进的远程GSM、CDMA、互联网调试功能,使得用户随时可以得到技术支持。

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