三明什么是超声波传感器

什么是超声波传感器

超声波传感器是一种利用超声波测量到物体距离的装置。

超声波是人类听不到的高频声音的总称。人耳可以检测到 20Hz 到 20,000Hz 之间的频率，但高于此频率的频率称为超声波。

超声波传感器产生超声波并通过感应反射的声波来测量距离。近年来，它变得更加紧凑和轻便，并且变得更便宜，因此被广泛使用。

超声波传感器的应用
超声波传感器广泛用于家庭和工业应用。

家用方面，利用非接触即可测距的优势，用于车载测距仪、喷气毛巾等。由于强制使用碰撞损伤缓解制动器，车载测距仪正在迅速普及。

对于工业应用，它用作排水槽和化学品储罐的液位计。常用于腐蚀性强的液体。

探鱼器也使用超声波传感器。它是超声波传感器的一个应用，已经使用了很长时间。

超声波传感器原理
超声波传感器通过发射超声波并感测反射波来测量距离。

声速由其传播的大气层决定，在空气中约为 340m/s，在水中约为 1,500m/s。如果已知传播大气，则可以测量反射波到达接收元件所需的时间并将其转换为距离。

超声波传感器的主要部件是压电元件。压电元件将电能转换为压力能，并具有在施加压力时转换为电能的机制。

因此，压电元件负责发射和接收功能。它将输入的电信号转换成超声波，感应反射波，并输出电信号。

原则上，超声波传感器的优缺点如下。

超声波传感器的优点
无需接触即可检测物体距离
能够检测玻璃等透明物体
即使在到达目标的途中有一些污垢或灰尘也能通过
由于超声波的速度很快，即使物体在移动也可以检测到。
超声波传感器的缺点
容易因温度和风而改变
无法感知柔软和凹凸不平的物体
超声波传感器最大的特点是可以不接触地测量距离。它们主要用于需要非接触式测量的情况。

其他超声波传感器信息
一、超声波传感器的使用方法
市售超声波传感器作为模拟电路振荡器销售。输出信号为4-20mA等既定标准的模拟信号，也可通过输入辅助电源进行源型输出。

它也作为模块出售，可以很好地与Raspberry Pi和PIC等小型计算机连接。用一个简单的缓冲放大器放大它，您可以对波形进行整形并将其连接到 I/O。

该源也消耗很少的功率，可以直接连接到输出端（通过衰减器）。

传感器必须与发送器和接收器配对。然而，由于超声波传感器的发射元件兼作接收元件，因此可以用单个元件进行发射和接收，从而简化了电路本身。

使用透射型时，需要分别安装发射元件和接收元件。

2、采用超声波传感器的电路
由于超声波传感器发射元件的驱动电压一般为几伏，因此可以直接与CPU的I/O端相连。

当接收到的信号用于数字电路时，通过缓冲放大器、检测器和比较器将其转换为数字信号，然后由 CPU 进行处理。

典型超声波传感器的共振频率为 40 kHz。

3、超声波传感器精度
超声波传感器的精度通常被认为与波长有关。使用40kHz超声波时，精度约为10mm。

这是因为返回到接收元件的超声波脉冲的波形会根据目标的形状导致测量值发生变化。还可以通过优化反射波脉冲的检测点来提高精度。