超聲波作用于物體后，能使物體產(chǎn)生振動，振動幅度及強(qiáng)度取決于超聲波的頻率、發(fā)聲源的功率，這兩項(xiàng)指標(biāo)在現(xiàn)代電聲學(xué)方面均能控制。故超聲波在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其在超聲波清洗方面，應(yīng)用更加廣泛。

　　在超聲波清洗中，超聲頻率及強(qiáng)度的變化決定了對被清洗物體基體的沖擊強(qiáng)度。頻率越高，對基體的表面清洗強(qiáng)度越高。頻率越低，對基體的深度沖擊越大。

噪音

雖然多數(shù)超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類能夠聽到的頻率。但是周圍環(huán)境也會產(chǎn)生類似頻率的噪音。KP：平面機(jī)電耦合系數(shù)反映薄圓片沿厚度方向極化和電激勵，作徑向伸縮振動時機(jī)電耦合效應(yīng)的參數(shù)。比如，電機(jī)在轉(zhuǎn)動過程會產(chǎn)生一定的高頻，輪子在比較硬的地面上的摩擦所產(chǎn)生的高頻噪音，機(jī)器人本身的抖動，甚至當(dāng)有多個機(jī)器人的時候，其它機(jī)器人超聲波傳感器發(fā)出的聲波，這些都會引起傳感器接收到錯誤的信號。

這個問題可以通過對發(fā)射的超聲波進(jìn)行編碼來解決，比如發(fā)射一組長短不同的音波，只有當(dāng)探測頭檢測到相同組合的音波的時候，才進(jìn)行距離計(jì)算。這樣可以有效的避免由于環(huán)境噪音所引起的誤讀。

系統(tǒng)采用的超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時間，根據(jù)媒質(zhì)中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液面。壓電復(fù)合材料一般是由壓電陶瓷和高分子聚合物{或其它材料}復(fù)合而成的?？紤]到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽鞑ニ俣扔枰孕Ｕ?，以提高測量精度。計(jì)算公式為：

V=331.5 0.607T （1）

式中：V為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。

S=V ×t/2=V×（t1－t0）/2 （2）

式中：S為被測距離；t為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差；t1為超聲回波接收時刻；t0為超聲脈沖發(fā)射時刻。從晶體結(jié)構(gòu)來看,鐵電陶瓷的晶體的主晶相具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu),鎢青銅結(jié)構(gòu),鉍層狀結(jié)構(gòu)和焦綠石結(jié)構(gòu)等。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點(diǎn)的混合信號處理器，其內(nèi)部集成了溫度傳感器，因此可利用軟件很方便的實(shí)現(xiàn)對傳感器的溫度補(bǔ)償。