单片机超声波传感器原理与应用专家讲座.pptx

超声波传感器原理与应用游华明年3月单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第1页

传感器概括与应用：。超声测距是一个非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，含有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环境保护检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不一样环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐液位、料位高度。所以，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛应用单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第2页

超声波传感器特征、一束射特征超声波射线能够和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而且恪守几何光学上全部定律。即超声波射线从一个物质表面反射时，入射角等于反射角，当射线透过一个物质进入另一个密度不一样物质时就会产生折射现象，也就是要改变它传输方向，两种物质密度差异愈大，则折射率也愈大。声波在各种介质中传输时，伴随传输距离增加，其强度会逐步减弱，这是因为介质要吸收掉它部分能量。对于同一介质，声波频率越高，介质吸收就越强。对于一个频率一定声波，在气体中传输时吸收尤为历害，在液体中传输时吸收就比较弱，在固体中传输时吸收是最小。吸收特征单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第3页

超声波传感器特征、二超声波能量传递特征超声波声压特征因为声波作用使物质中分子也随之振动，振动频率和声波频率—样，分子振动频率决定了分子振动速度，频率愈高速度愈大。超声波本身就能够供给物质分子足够大功率。当声波进入某物体时,因为声波振动使物质分子相互之间产生压缩和稀疏作用，将使物质所受压力产生改变。因为声波振动引发附加压力现象叫声压作用。单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第4页

超声波传感器主要由以下四个部分组成发送器：经过振子（普通为陶瓷制品，直径约为15mm）振动产生超声波并向空中幅射。接收器：振子接收到超声波时，依据超声波发生对应机械振动，并将其转换为电能量，作为接收器输出。控制部分：经过用集成电路控制发送器超声波发送，并判断接收器是否接收到信号（超声波），以及已接收信号大小。电源部分：超声波传感器通常采取电压为DC12V±10%或24V±10%外部直流电源供电，经内部稳压电路供给传感器工作。单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第5页

超声波换能器：?完成产生超声波和接收超声波这种功效装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声波探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既能够发射超声波，也能够接收超声波。小功率超声探头多用作探测方面。它有许多不一样结构，探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第6页

探头性能参数:主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高工作频率就是压电晶片共振频率。当加到它两端交流电压频率和晶片共振频率相等时，输出能量最大，灵敏度也最高。因为压电材料居里点普通比较高，尤其时诊疗用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，能够长时间地工作而不失效。医疗用超声探头温度比较高，需要单独制冷设备。灵敏度工作温度。工作频率超声探头关键是其塑料外套或者金属外套中一块压电晶片。组成晶片材料能够有许各种。因为晶片大小，如直径和厚度也各不相同，所以每个探头性能都是不一样单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第7页

超声波发生器可分两大类:用电气方式产生超声波用机械方式产生超声波压电型、磁致伸缩型电动型等加尔统笛液哨气流旋笛等单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第8页

超声波传感器原理:市面上常见超声波传感器多为开放型，其内部结构如图所表示，一个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是由谐振器以及一个金属片和一个压电陶瓷片组成双压电晶片元件振动器。谐振器呈喇叭形，目标是能有效地辐射因为振动而产生超声波，而且能够有效地使超声波聚集在振动器中央部位。当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率改变产生机械变形。另首先，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。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组成振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向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，便能够将压电陶瓷用作超声波传感器。单片机超声波传感器原理与应用专家讲座第9页

超声波基本特征：1、波长波传输速度是用频率乘以波长来表示。电磁波传输速度是