第11章超声波传感器及其应用随着现代科技的飞速发展，各种高新传感器应运而生，超声波传感器就是其中之一，在一些测量人们不方便到达的地方的一些物理量时，利用超声波传感器可以实现。如果需要测量深井距离最好的方法就是利用超声波传感器帮助实现。超声波传感器实物如图11-1所示。图11-1超声波传感器实物图超声波测量距离是最常用方法之一，测量距离的原理是测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波速度就得到2倍的声源与障碍物之间的距离。超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用也是其最主要的应用领域，下面以医学为例子说明超声波传感技术的应用。超声波在医学上的应用主要是诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。因而推广容易，受到医务工作者和患者的欢迎。当超声波在人体组织中传播遇到两层声阻抗不同的介质界面是，在该界面就产生反射回声。每遇到一个反射面时，回声在示波器的屏幕上显示出来，而两个界面的阻抗差值也决定了回声的振幅的高低。在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。过去，许多技术因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍，超声波传感技术的出现改变了这种状况。当然更多的超声波传感器是固定地安装在不同的装置上，“悄无声息”地探测人们所需要的信号。在未来的应用中，超声波将与信息技术、新材料技术结合起来，将出现更多的智能化、高灵敏度的超声波传感器。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。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。11.1超声波传感器为了正确使用超声波传感器，简单了解一下其工作原理十分必要。11.1.1超声波传感器原理超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。接收原理是当超声波作用在磁滞材料时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。超声波是指频率高于20kHz的机械波。作为传感器它必须具备产生超声波和接收超声波的装置，完成这些功能的装置习惯上称为超声波换能器或超声波探头。当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率变化产生机械变形。另一方面当振动压电陶瓷时则会产生电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振荡器（即双压电晶片元件）施加一个电信号时就会因为弯曲振动发出超声波。相反当双压电晶片元件施加超声振动时就会产生一个电信号。基于以上作用，就可以用压电陶瓷制成超声波传感器。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转换，即在发射超声波的时候将电能转换成机械波发射；接收时将收到的回波转换成电信号。超声波传感器是应用传感器头部的压振陶瓷的振动，产生高频(人耳听不见)声波来停止感应的，假如这声波碰到了某个物体反射回来，传感器就能接纳到回波。传感器依据声波波长和发射及接纳回波的时间差就能肯定传感器探头与物体之间的间隔。典型应用，一个传感器能够经过按钮的设定来具有近间隔和远间隔两种设定，无论物体在那一种界线里，传感器都能够检测到。例如：超声波传感器能够装置在一个装液体的池子上，或者是一个装小球的箱子上，向这个容器发出声波，经过接纳到返回波的时间长短就能肯定这个容器是满的、空的或者是局部满的。超声波传感器还能够是对射式的，即独立的发射器和接纳器。当检测迟缓挪动的物体，或者需求快速响应或者在湿润环境中应用时，这种对射式或者叫分体式的超声波传感器十分适用。11.1.2超声波传感器的主要性能指标超声波传感器的主要性能指标有：1、工作频率工作频率就是压电...
