超声波传感器工作原理简介有哪些？-买道传感网官网

提问者：匿名

时间：Mon Feb 01 19:03:19 CST 2021

Mon Feb 01 19:04:55 CST 2021

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　　随着全球工业自动化水平的提高，应用越来越复杂，对传感器的功能提出了越来越高的要求。在这种背景下，不同类型和原理的传感器也出现了，超声波传感器就是其中之一。

　　首先要解释的是什么是超声波:我们都知道声音是由振动产生的，它是一种波，在空气或其他介质中通过振动向其他方向传播。我们经常听到的声音是频率在20赫兹到20千赫之间的声波，超过20千赫的声波人耳无法识别。因此，我们称振动频率高于20kHz的声波为超声波。它具有频率高、波长短、衍射现象小等特点，尤其具有良好的方向性和定向传播性。当超声波碰到杂质或界面时，会产生明显的反射，反映回波的特性。超声波传感器是将超声波信号转换为其他能量信号(通常是电信号)的传感器。

　　介绍了“Easy-Key”超声波传感器的工作原理

　　超声波传感器原则上可分为四类:超声波测量传感器、超声波接近传感器、反射式超声波传感器和穿透束式超声波传感器。在这四种产品中，反射板超声波和透束超声波与光电传感器中的镜面反射和透束光电原理相同，非常简单，不需要介绍。

　　超声波测距传感器和超声波接近传感器是最典型和应用最多的两种传感器。它们的工作原理是相同的，除了一个输出是开关值，另一个输出是模拟值。其原理如下:

　　超声波传感器的工作分为两个步骤:

　　介绍了“Easy-Key”超声波传感器的工作原理

　　超声波传感器传感器头是最重要的部分

　　启动模式:

　　1. 传感器在电子振荡器的作用下产生一批声波/脉冲，然后这些声波被发送到周围的空气中。

　　2. 声波从传感器传送到目标。

　　3.传感器切换到接收模式。

　　接收模式:

　　1. 物体反射的部分回声返回到传感器。

　　2. 传感器的微处理器计算发射和接收的时间t。(如果声音在介质中的传播速度为v，则传感器与目标的距离为:S=v*t/2)

　　3.微处理器驱动输出信号，显示距离或开关值。

　　这样就完成了一个完整的工作过程，原理也很简单。

　　下一步是应用的问题。虽然超声波传感器和光电传感器在某些应用中可以相互替代，但在大多数情况下它们实际上是互补的。

　　超声波传感器相对于光电传感器的优点:

　　它可以绕过小障碍(如灰尘，光电是完全不可能在这种环境)。

　　可测量液体位置。(如液位监测)

　　可以测量透明物体。(如有无玻璃或位移信息)

　　不受物体表面颜色的影响。(物体表面极暗或极亮)

　　超声波传感器可用于油性环境。(即使油溅到传感表面，传感器仍能正常工作，但如果油溅到光电传感器发射和接收表面，光电就不能工作)

　　介绍了“Easy-Key”超声波传感器的工作原理

　　当然，超声波传感器也不是万能的，有些因素会对超声波的使用产生很大的影响。因为超声波传感器判断距离的基本原理是利用声波在空气中传播的速度和时间，而声波在空气中传播的速度受以下因素的影响很大:

　　温度过高或过低都会使测量结果产生较大偏差。(如测量铁水时)

　　压力-当声波所处环境的压力与大气压力不同时，影响也很大。(例如测量压力容器中的液位或物料液位)

　　空气流动——当空气流动强烈时，一些声波会被“吹走”(例如，当我们在上风口和下风口的两个不同位置时，听人说话时清晰度明显不同)

　　当超声波工作时，它实际上是一个声波表面，(从固体的角度看，它是一个锥形，所以小的物体无法测量。)

　　14.

　　常见的一种是基于单片机或嵌入式设备的超声波测距系统，另一种是基于CPLD(复杂可编程逻辑器件)的超声波测距系统。要了解超声波测距传感器的相关应用设计，首先要了解超声波测距传感器的工作原理。

　　超声波传感器测距的工作原理

　　超声是指弹性介质中产生的频率大于20khz的机械冲击波。它具有指向性强、能耗慢、传播距离较长等特点，常用于非接触式测距。因为超声波有很强的穿透液体和固体的能力，特别是在阳光下不透明的固体中，会产生明显的反射形成回声，当超声波撞击运动物体时，因此超声波测距具有较好的环境适应性，超声波测量在实时性、准确性和价格方面是一个很好的折衷方案。

　　超声波测距的方法有很多:如往返时间检测法、相位检测法、声波振幅检测法等。其原理是超声波传感器发出一定频率的超声波，超声波接收器接收脉冲。经历的时间就是往返的时间。声波的往返时间与声波传播的距离有关。测试传输时间，如:

　　设s为被测物体到测距仪的距离，测量时间为t/s，超声波传播速度用v/m·s-1表示，则有关系式(1)

　　s = vt / 2 (1)

　　在精度要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，根据公式(2)对超声波传播速度进行修正。

　　v = 331。4 + 0。607 t (2)

　　式中T为实际温度，v为超声波在介质中的传播速度。

　　超声波测距传感器的工作原理

　　超声波在遇到障碍物时立即返回。当反射波被接收到时，超声波接收器立即停止计时。超声波测距传感器采用超声波回波测距原理，利用精确的时差测量技术检测传感器与目标之间的距离。采用小角度、小盲区超声波传感器，具有测量准确、无接触、防水、耐腐蚀、成本低等优点，基于超声波测距简单、易操作和无损伤的特点，需要测量超声波的往返时间，才能得到距离。

　　超声波测距传感器模块

　　超声波测距传感器模块有两种传输模式可选，即自由运行模式:有电时，外部触发方式:外部系统(控制器或处理器)电路)控制触发信号用于高级应用。这两种模式适用于各种用途，传感器还涉及两个输入电源。一个是用于处理器电路的低电压(5V)，另一个是高压(12V)。控制器可测量3.5m (5V)、5m (12V)障碍物的距离，并使用UART通信发送数据，分辨率在5mm以内。

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