看懂超声波传感器的技术原理

2024-01-24 10:38:45 发布 浏览

  超声波是振动频率高于20kHz的机械波。超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。在日常生产生活中,超声波测距传感器主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场,如:液位、井深、管道长度等需要自动进行非接触测距的场合。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  声波是一种能在气体、液体、固体中传播的机械波。声波按频率可分为次声波、声波和超声波。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  声波频率在 16Hz-20kHz 之间,是能为人耳所闻的机械波;次声波就是频率低于16 Hz 的机械,而波超声波则是频率高于20kHz的机械波 。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  一、超声波传感器的原理URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  传感器发射超声波脉冲,当遇到被测物时,该超声波脉冲会被反射回来,传感器接收到反射波并通过计算该脉冲波的传播时间,就可计算出传感器和被测物之间的距离。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  超声波通常有纵波、横波及表面波,他们的传播速度,取决于介质的弹性常数及介质密度。气体和液体中只能传播纵波,气体中声速为344m/s,液体中声速为900-1900m/s。在固体中,纵波、横波和表面波三者的声速成一定关系。通常可认为横波声速为纵波声速的一半,表面波声速约为横波声速的90% 。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  超声波在介质中传播时,随着传播距离的增加,能量逐渐衰减。能量的衰减决定于超声波的扩散、散射和吸收。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  以超声波作为检测手段,能产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

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  二、超声波传感器的优点URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  超声波传感器应用广泛,在水位检测,无人机应用、自动避障应用等场合用于有/无检测、水平检测、位置检测、距离检测等非接触式检测。超声波传感器之所以广受用户青睐,是与超声波传感器所具有的较强抗环境干扰能力分不开的。具体来讲,超声波传感器所具有如下优点:URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  1.不受对象颜色或透明度的影响URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  超声波传感器通过反射波检测物体,因此颜色或透明度不会影响超声波传感器的读数。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  2.不受灰尘、污垢或高湿环境的影响URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  大部分传感器在灰尘、污垢或高湿环境下工作良好,但部分传感器会产生不正确的读数,尤其在极端条件下,会积聚大量的灰尘或水。超声波传感器不受上述工况的影响,能够可靠测量。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  3.可在黑暗环境中使用URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  与依赖光源或照相机的接近传感器不同,黑暗环境不会影响超声波传感器的检测。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  4.某些应用精度更高URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  在测量传感器到平行表面的距离时,超声波传感器具有更高的测量精度。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  5.穿透性强,灵敏度高URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  高灵敏度和穿透力使超声波传感器更易于从外部检测深层物体。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

  超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在不透明的固体中,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。 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。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。超声波传感器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。URB亿鑫鸿Aiot软件商城-物联网技术及系统解决方案服务平台

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