超聲波傳感器的應(yīng)用

超聲波距離傳感器技術(shù)的應(yīng)用 超聲波傳感器包括三個(gè)部分：超聲換能器、處理單元和輸出級(jí)。首先處理單元對(duì)超聲換能器加以電壓激勵(lì)，其受激后以脈沖形式發(fā)出超聲波，接著超聲換能器轉(zhuǎn)入接受狀態(tài)，處理單元對(duì)接收到的超聲波脈沖進(jìn)行分析，判斷收到的信號(hào)是不是所發(fā)出的超聲波的回聲。如果是，就測(cè)量超聲波的行程時(shí)間，根據(jù)測(cè)量的時(shí)間換算為行程，除以2，即為反射超聲波的物體距離。把超聲波傳感器安裝在合適的位置，對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物變化方向發(fā)射超聲波，就可測(cè)量物體表面與傳感器的距離。超聲波傳感器有發(fā)送器和接shou器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。通過(guò)太陽(yáng)輻射傳感器室外風(fēng)速探ce器，雨滴傳感器采集室外氣候信息，為電動(dòng)窗簾提供控制的依據(jù)。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波;而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

超聲波傳感器在測(cè)距系統(tǒng)中的應(yīng)用 超聲測(cè)距大致有以下方法：①取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 （其幅值基 本固定）與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離;②測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔 t，故被測(cè)距離為 S=1/2vt。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。超聲波測(cè)距適用于的中長(zhǎng)距離測(cè)量。而MEMS曾被認(rèn)為只是玩具的新技術(shù)開(kāi)始在汽車(chē)領(lǐng)域獲得大規(guī)模應(yīng)用，未來(lái)空間仍然十分巨大。

我們都知道超聲波傳感器分為發(fā)射、接收、收發(fā)一體3種，但發(fā)射和接收的原理分別是怎樣的呢？當(dāng)從超聲波發(fā)射傳感器輸入頻率為40KHz的脈沖電信號(hào)時(shí)，壓電晶體會(huì)因變形而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率在20KHz以上，由此形成了超聲波。那么該超聲波經(jīng)錐形共振盤(pán)共振放大后定向發(fā)射出去；上述說(shuō)的是工作在開(kāi)關(guān)或脈沖狀態(tài)下的超聲波，一般用來(lái)定位用，還有一種類(lèi)似雷達(dá)的用來(lái)測(cè)速的工作在線性取，其輸出時(shí)模擬信號(hào)，一般直接用頻率決定量值，由于不抗干擾用的少。接收傳感器接收到發(fā)射的超聲波信號(hào)后，促使壓電晶片變形而產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)放大器放大電信號(hào)。

發(fā)射頭是利用壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生超聲波的，就是在發(fā)射頭不斷給出一定頻率的如40KHz的電壓信號(hào)，就可以產(chǎn)生超聲波?？梢钥紤]利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然功率不大的可以用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

超聲波傳感器的頻率主要有2種，分別是25KHz和40KHz；超聲波是一種頻率大于20KHz的音波。發(fā)射式的傳感器本身發(fā)射超聲波，再接受反饋的超聲波；接收式的傳感器本身不發(fā)射超聲波，是通過(guò)傳感器接收超聲波，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)行測(cè)量。

傳感器工作原理介紹

在當(dāng)前的空氣凈化領(lǐng)域，空氣質(zhì)量傳感器幾乎已經(jīng)成為凈化設(shè)備的標(biāo)配附件，其作用是對(duì)空氣中的PM2．5等顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，工作原理如下：

在傳感器內(nèi)部設(shè)有恒定光源（如紅外發(fā)光二極管），空氣通過(guò)光線時(shí)，其中的顆粒物會(huì)對(duì)其進(jìn)行散射，造成光強(qiáng)的衰減。其相對(duì)衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。

在與光源對(duì)角的另一側(cè)設(shè)有光線探ce器（如光電晶體管），它能夠探測(cè)到被顆粒物反射的光線，并根據(jù)反射光強(qiáng)度輸出PWM信號(hào)（脈寬調(diào)制信號(hào)），從而判斷顆粒物的濃度。對(duì)于不同粒徑的顆粒物（如PM10和PM2．5），其能夠輸出多個(gè)不同的信號(hào)加以區(qū)分。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)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(zhǎng)時(shí)間地工作而不產(chǎn)生失效。