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超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻 率高于聲波的機械波,由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的,它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波,同時它接收到超聲波時,也能轉(zhuǎn)變成電能,所以它可以分成發(fā)送器或接shou器。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在陽光不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動物體能產(chǎn)生效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測手段,必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習(xí)慣上稱為超聲換能器,或者超聲探頭。
超聲波探頭主要由壓電晶片組成,既可以發(fā)射超聲波,也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu),可分直探頭(縱波)、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波)、蘭姆波探頭(蘭姆波)、雙探頭(一個探頭反射、一個探頭接收)等。
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的脈沖電信號時,壓電晶體會因變形而產(chǎn)生振動,振動頻率在20KHz以上,由此形成了超聲波。那么該超聲波經(jīng)錐形共振盤共振放大后定向發(fā)射出去;接收傳感器接收到發(fā)射的超聲波信號后,促使壓電晶片變形而產(chǎn)生電信號,通過放大器放大電信號。4、電子稱,利用力學(xué)傳感器(導(dǎo)體應(yīng)變片技術(shù))來測量物體對應(yīng)變片的壓力,從而達到測量重量目的。
發(fā)射頭是利用壓電效應(yīng)來實現(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,就可以產(chǎn)生超聲波。可以考慮利用單片機來實現(xiàn),當(dāng)然功率不大的可以用單片機來實現(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,是通過傳感器接收超聲波,將其轉(zhuǎn)換成電信號,進行測量。
金融危機之后,全球汽車產(chǎn)業(yè)進入加速擁抱新技術(shù)時代。表現(xiàn)為新車型的推出速度越來越快、新技術(shù)的采用更加的廣泛、汽車領(lǐng)域相關(guān)數(shù)量不斷攀升等。而MEMS 曾被認為只是玩具的新技術(shù)開始在汽車領(lǐng)域獲得大規(guī)模應(yīng)用,未來空間仍然十分巨大。
汽車領(lǐng)域環(huán)境、安全、娛樂三大需求催生了“三駕馬車”——新能源汽車、自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng),帶動汽車傳感器產(chǎn)業(yè)進入新的階段。新能源汽車(電動汽車與燃料電池汽車)加大了對溫度、氣體、壓力、電控等傳感器的需求;自動駕駛刺激車身感知類傳感器(MEMS 壓力、陀螺儀、加速度計等)和環(huán)境感知類傳感器(攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等)的需求;大勢所趨的物聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)的子領(lǐng)域?qū)⑹擒嚶?lián)網(wǎng),而車聯(lián)網(wǎng)對各類汽車傳感器也有著強烈的剛需。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習(xí)慣上稱為超聲換能器,或者超聲探頭。