超声波换能器工作原理

2、超声波换能器的工作原理

(1) 超声波换能器：一种能把高频电能转化为机械能的一种装置，一般有磁致伸缩式和压 电陶瓷式。电源输出到 超声波发生器，再到超声波换能器，一般还要经过 超声波导出、接收 装置就可以产生超声波了。

(2) 超声波换能器的组成：包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出 电缆，其特征在于它还包括阵列接收器， 它由引出电缆、换能器、金属圆环、橡胶垫圈组成。 (3) 超声波换能器的原理与作用：超声波换能器即是谐振于超声频率的压电陶瓷，由材料 的压电效应将电信号转换为机械振动

•超声波换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输

入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，面它自身消耗很少的一部分功率。 超声波换能器的种类：可分为压电换能器、 夹心换能器、柱型换能器、倒喇叭型换能器等等。

40kHZ

超声波发射/接收电路综述

40kHZ 超声波发射电路 ⑴

10kHz 因声波发射器］1 )

40kHZ 超声波发射电路之一，由 F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHZ 方波，工作 频率主

要由C1、R1和RP 决定，用RP 可调电阻来调节频率。

F3的输出激励换能器 T40-16

的一端和反向器 F4, F4输出激励换能器 T40-16的另一端，因此，加入 F4使激励电压提高 了一倍。电容 C3、C2平衡F3和F4的输出，使波形稳定。电路中反向器 F1~F4用CC4069 六反向器中的四个反向器，剩余两个不用(输入端应接地)。电源用 9V 叠层电池。测量F3

输出频率应为40kHZ ± 2kHZ 否则应调节 RR 发射超声波信号大于 8m 。 40kHZ 超声波发射电路 ⑵

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T40-16

40kHz 趙声波发射器（

40kHZ超声波发射电路之二，电路中晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器，振荡频

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率等于超声波换能器T40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件，对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源电压。S是电源开关，按一

下S,便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。电路工作电压9V,工作电流约25mA 发射超声波信号大于8m。电路不需调试即可工作。

40kHZ超声波发射电路（3）

40kHZ超声波发射电路之三，由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于

反馈元件的T40-16，其谐振频率为40kHZ± 2kH乙频率稳定性好，不需作任何调整，并由T40-16作为换能器发出40kHZ的超声波信号。电感L1与电容C2调谐在40kHZ起作谐振作

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用。本电路适应电压较宽（3~12V）,且频率不变。电感采用固定式，电感量 5.1mH。整机工作电流约25mA发射超声波信号大于8m 40kHZ超声波发射电路⑷

40kHZ超声波发射电路之四，它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能，通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器，当S 按下时，振荡器起振，调整RP改变振荡频率，应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作，当YF3输出高电平时，YF4 —定输出低电平；YF3输出低电平时，

YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。电路中YF1~YF4采用高速CMO电路74HC00四与非门电路，该电路特点是输出驱动电流大（大于15mA，效率高等。电路工作电压9V,工作电流大于35mA发射超声波信号大于10mo

40kHZ超声波发射电路（5）

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40kHZ超声波发射电路之五，由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路，调节电阻器RP阻值，可以改变振荡频率。由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16，使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压9V,工作电流40~50mA发射超声波信号大于8m LM555可用NE555直接替代，效果一样。

双稳态超声波接收机电路

由于单稳态接收机无记忆功能，所以不能用在家用电器的开与关中，适用面不宽。是一

种双稳态超声波接收机电路，它的前级电路同图2-186电路完全一样，只是执行电路不同。

电路中，由VT5 VT6及相关辅助元件构成双稳态电路，当VT4每导通一次（发射机

工作一次），触发信号经C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲，VT5 VT6状态翻转一次，

当VT6从截止状态转变成导通状态时，VD5截止，VT7截止，继电器K释放；当再来一个触

发信号时，VT6由导通转变为截止状态，VD5导通，VT7导通，继电器K吸合…… 由于增

加了双稳电路，使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。调试时，在a点与+6V（电源）之间用导线快速短路一下后松开，继电器应吸合（或释放），再短路一下松开，继电器应释放（或吸合），如果继电器无反应，请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。一般情况下一次即可成功。

单稳式超声波接收器电路

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单稳式超声波接收器电路原理图，超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ,经R40-16选频

后，将40kHZ以外的干扰信号衰减，只有谐振于40kHZ的有用信号（发射机信号）送入VT1~VT3 组成的高通放大器放大，经C5 VD1检出直流分量，控制VT4 VT5组成的电子开关带动继电器K工作。由于该电路仅作单路信号放大，当发射机每发射一次超声波信号时，接收机的继电器吸合一次（吸合时间同发射机发射信号时间相同），无记忆保持功能。可用作无线遥控摄象机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。电路中VT13> 200, VT23> 150,其他

元件自定。电路不需调试即可工作。如灵敏度和抗干扰不够，可检查三极管的3值与电容

C4的容量是否偏差太大。经实测，配合相应的发射机，遥控距离可达8m以上。在室内因墙壁反射，故没有方向性。电路工作电压3V,静态电流小于10mA