超声波传感器资料
电应普超声波传感器 规格书
电应普超声波传感器规格书全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电应普超声波传感器规格书一、产品概述电应普超声波传感器是一种先进的传感器，通过发射和接收超声波来测量物体与传感器之间的距离。
它具有高精度、高稳定性和高可靠性的特点，广泛应用于工业自动化、智能家居、智能车载等领域。
二、技术参数1. 工作频率：40kHz2. 测量范围：0.2m-5m3. 分辨率：1mm4. 工作温度：-20℃~70℃5. 输出方式：模拟电压信号/数字信号6. 工作电压：5V7. 防护等级：IP678. 重复性误差：±1mm9. 防干扰能力：工业级10. 尺寸：Φ16mm*75mm三、产品特点1. 高精度：采用先进的超声波技术，测量精度高达1mm，满足各种精密测量需求。
2. 高稳定性：具有优异的稳定性，工作过程中不受外界干扰影响，保证测量结果准确可靠。
3. 高可靠性：采用优质材料和先进工艺制造，具有长期稳定的性能和使用寿命。
4. 多种输出方式：可选模拟电压信号输出或数字信号输出，适用于不同的应用场景。
5. 强大的防干扰能力：具有工业级防干扰能力，可在复杂的电磁环境下稳定工作。
6. 小巧的尺寸：体积小巧，安装方便，适用于各种空间有限的场合。
四、应用领域电应普超声波传感器广泛应用于以下领域：1. 工业自动化：用于机器人、流水线等设备的距离测量和障碍检测。
2. 智能家居：用于智能门锁、智能照明等设备的距离控制和智能化操作。
3. 智能车载：用于车载倒车雷达、车位检测等系统的距离测量和安全预警。
4. 仓储物流：用于货架高度检测、自动导航车的导航等应用。
第二篇示例：电应普超声波传感器规格书一、产品概述电应普超声波传感器是一种广泛应用于测距、检测和定位的传感器，它利用声音的反射原理来实现测距和探测物体的目的。
本传感器具有高精度、快速响应、稳定性好等特点，能够适用于各种工业自动化领域。
二、产品特点1. 采用电应普最新一代超声波传感技术，性能稳定可靠。
超声波传感器
第1讲 超声波传感器的特性
测距离
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
测料位
第1讲 超声波传感器的特性
B扫描超声成像技术
第1讲 超声波传感器的特性
美国的维吉尼亚级潜艇
超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其
中以压电式最为常用。压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶
瓷，这种传感器统称为压电式超声波探头。 它是利用压电材料的压电效应 来工作的。 压电效应有正向压电效应和逆向压电效应。 超声波发送器是利用逆向压电效应制成——即在压电元件上施加电压， 元件就变形（也称应变）引起空气振动产生超声波，超声波以疏密波形式 传播，传送给超声波接收器。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的
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 因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面 。
产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
压电式超声波传感器的基本工作原理
子的形状、尺寸、数量、 介质的性质和散射粒子的性质有关。
吸收衰减是由于介质粘滞性，使超声波在介质中传播时造 成质点间的内摩擦，从而使一部分声能转换为热能，通过热传 导进行热交换，导致声能的损耗。
第1讲 超声波传感器的特性
（二） 超声波传感器的特性 3.1 频率特性
接收超声波
发送超声波
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
超声波传感器
第1讲 超声波传感器的特性
（一） 超声波传感器的原理及结构
利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置 称为超声波传感器、探测器或换能器，也称为探头。
超声波传感器(标准)
β
折射波
c1—入射声波速； c2—折射声波速 入射声波速； 入射声波速 折射声波速
第九章 超声波传感器
4、声波的衰减 、
超声波在一种介质中传播时，随着距离的增加， 超声波在一种介质中传播时，随着距离的增加，能 量逐渐衰减。 量逐渐衰减。其声压和声强的衰减规律为
P = P0 e
−αx
I = I 0 e −2αx
v=
L ∆t L ∆t L ∆t = = 2 cos θt1t 2 2 cos θt1 (t 2 − t1 + t1 ) 2 cos θt1 ( ∆t + t1 )
式中， 为常数 只要测出顺流传播时间t1和时间差 ， 为常数， 和时间差∆ 式中，L/2为常数，只要测出顺流传播时间 和时间差∆t，就能 求出v，进而求得流量，这就避免了测声速c的困难 的困难。 求出 ，进而求得流量，这就避免了测声速 的困难。这种方法还不 受温度的影响，容易得到可靠的数据。 受温度的影响，容易得到可靠的数据。因为两式相减即双向声速之 故称此法为速差法 速差法。 差，故称此法为速差法。
L t1 = c + v cos θ
B发射而 接收时，逆流传播，速度慢、时间长，即 发射而A接收 发射而 接收时 逆流传播，速度慢、时间长，
L t2 = c − v cos θ
式中， 两换能器间传播离； 式中，L — 两换能器间传播离； c 一 超声波在静止流体中的速度； 超声波在静止流体中的速度； v 一 被测流体的平均流速。 被测流体的平均流速。
第九章 超声波传感器 （1）穿透法探伤 ） • 优点：指示简单， 优点：指示简单， 适用于自动探伤； 适用于自动探伤； 可避免盲区， 可避免盲区，适宜 探测薄板。 探测薄板。 • 缺点：探测灵敏度 缺点： 较低， 较低，不能发现小 缺陷； 缺陷；根据能量的 变化可判断有无缺 但不能定位； 陷，但不能定位； 对两探头的相对位 置要求较高。 置要求较高。
3.超声波传感器
为电信号输出。因此，压电式超声波传感器实质上是一种压电式传
感器。
2.磁致式超声波传感器
磁致式超声波传感器的结构如图所示，主要由铁磁材料和 线圈组成。超声波的发射原理是:把铁磁材料置于交变磁场中， 产生机械振动，发射出超声波。其接收原理是:当超声波作用在 磁致材料上时，使磁致材料振动，引起内部磁场变化，根据电
在选择时，首先应了解测试目的，判断是定性分析还是定量
分析。如果是相对比较性的试验研究，只需获得相对比较值即可， 如果是定量分析，那么必须获得精确量值。 但在某些情况下，要求传感器的精确度愈高愈好。例如，对 现代超精密切削机床，测量其运动部件的定位精度，主轴的回转 运动误差、振动及热形变等时，往往要求它们的测量精确度在
湿度的影响或油剂浸人间隙时，会改变电容器的介质。光电传感 器的感光表面有尘埃或水泡时，会改变感光性质。对于磁电式传
感器或霍尔效应元件等，当在电场、磁场中工作时，亦会带来测
量误差。滑线电阻式传感器表面有灰尘时，将会引入噪声。
其二;要创造或保持一个良好的环境，在要求传感器长期地工
作而不需经常地更换或校准的情况下，应对传感器的稳定性有严
四、稳定性 传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变 化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。
为了保证稳定性，在选择传感器时，一般应注意两个问题。
其一，根据环境条件选择传感器。例如，选择电阻应变式传感 器时，应考虑到湿度会影响其绝缘性，湿度会产生零漂，长期使
用会产生蠕动现象等。又如，对电势输出。
3.超声波传感器的应用
利用超声波反射、折射、衰减等物理性质，可以实现液位、
流量、粘度、厚度、距离以及探伤等参数的测量。所以，超声
波传感器已广泛地应用于工业、农业、轻工业以及医疗等各技 术领域。
2019检测16超声波传感器-文档资料
医学应用——B超（工作示意图）
医学应用——B超（孕妇腹部）
a）
超声发射器
b）超声接收器
1—外壳 2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片 5—引脚 6—阻抗匹配器 7—超声波束
空气超声探头
空气超声探头外形
2、超声波传感器等效电路 3、超声波传感器类型
三、超声波传感器基本应用电路
1、超声波的发生电路 1).自励式电路（石英晶体作为电声元件，作为LC元件的替代， 产生高频振荡，同时产生超声波）
2).他励式电路（对于非石英晶体，如压电陶瓷作为电声元件，
超声波频率须由外接振荡电路确定）
2、超声波的接收电路 1).采用运放的电路 2).采用视频放大器的电路 3).采用比较器的电路
4).发送/接受电路
四、超声波传感器的应用 当超声发射器与接收器分别置于被测物两 侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥 控器、防盗报警器、接近开关等。
超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型， 反射型应用广得多，可用于接近开关、测距、 测液位或物位、金属探伤以及测厚等。
超声波测厚
双晶直探头中的压电晶片发射超声 振动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被 反射回来，并被另一只压电晶片所接收。 只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波 脉冲所需的时间t，再乘以被测体的声速 常数v，就是超声脉冲在被测件中所经历 的来回距离，再除以2，就得到厚度h：
几十KHz左右；耐高温，大功率。
2).超声波接收 超声波接收器，声－电装置
超声波探头中的压电陶瓷芯片
将数百伏的电脉冲加到压电晶片上，利用逆压电效应， 使晶片发射出持续时间很短的超声振动波。当超声波经 被测物反射回到压电晶片时，利用压电效应，将机械振 动波转换成同频率的交变电荷和电压。
超声波传感器的基本参数
超声波传感器的基本参数1.发射器：发射器是超声波传感器中负责发射超声波信号的部分。
它通常由晶片、电路板和震动片等组成。
发射器的基本参数包括工作频率、发射角度和功率。
工作频率是指超声波信号的频率，通常在20kHz到200kHz之间。
发射角度是指超声波信号的扩散角度，常见的有15度、30度和60度等。
功率是指发射器输出的超声波信号的功率大小。
2.接收器：接收器是超声波传感器中负责接收反射超声波信号的部分。
它通常由晶片、电路板和麦克风等组成。
接收器的基本参数包括灵敏度、带宽和信噪比。
灵敏度是指接收器对超声波信号的响应灵敏程度，通常以电压或电流来表示。
带宽是指接收器可接收的超声波信号的频率范围，通常为几十kHz到几百kHz。
信噪比是指接收器输出信号与噪声信号的比值，高信噪比可以提高传感器的精确度和可靠性。
3.控制器：控制器是超声波传感器中负责控制发射和接收的部分。
它通常由微控制器或专用集成电路组成。
控制器的基本参数包括工作电压、输出方式和通信接口。
工作电压是指控制器的供电电压范围，通常为3V到5V。
输出方式是指控制器输出测距或探测结果的方式，可以是模拟电压信号、数字信号或开关触发信号等。
通信接口是指控制器与外部设备进行数据交互的接口，通常有UART、I2C和SPI等。
超声波传感器的其他参数还包括测量范围、精度、响应时间和工作温度范围等。
测量范围是指超声波传感器能够测量的最大距离范围，一般为几厘米到几米。
精度是指超声波传感器测量结果与实际值之间的误差程度，通常以百分比或毫米为单位。
响应时间是指超声波传感器从发射超声波到接收并处理信号的时间，一般为几毫秒到几十毫秒。
工作温度范围是指超声波传感器能够正常工作的温度范围，通常为-40°C到+85°C。
超声波传感器的应用广泛，包括距离测量、避障、物体检测和流量测量等。
在工业自动化、智能家居、机器人和汽车领域都有广泛的应用。
通过了解超声波传感器的基本参数，可以更好地选择和使用超声波传感器，并将其应用于相应的领域中。
超声波传感器概述
超声波传感器概述超声波传感器通常由超声波发射器和接收器组成。
发射器将电信号转换为超声波，并将其发射到目标物体上。
当超声波与目标物体接触时，一部分超声波会被目标物体反射回传感器，接收器会将接收到的超声波信号转换为电信号。
根据发送超声波和接收超声波之间的时间差，我们可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
超声波传感器的工作原理是利用声音在空气中传播的特性。
超声波的频率一般在20kHz到200kHz之间，超出了人耳的听觉范围。
超声波传感器具有高频率、短波长和强直线传播等特点，因此具有较高的测距精度和较远的测距范围。
超声波传感器的应用领域非常广泛。
在工业领域，超声波传感器可以用来测量物体的距离和位置，用于自动化装配、机械控制、仓储物流等方面。
在智能家居领域，超声波传感器可以用来检测人体、宠物等物体的位置和移动，用于智能安防、智能照明等应用。
在机器人领域，超声波传感器可以用来检测障碍物、墙壁等物体的距离，用于机器人导航、避障等方面。
超声波传感器的优点主要有以下几个方面。
首先，它是一种非接触式传感器，不需要与目标物体接触，避免了材料磨损和污染的问题。
其次，超声波传感器具有较高的测距精度和较远的测距范围，可以满足不同应用场景的需求。
再次，超声波传感器对于目标物体的形状、颜色等特征几乎没有要求，适用于多种物体的检测。
此外，超声波传感器体积小巧、功耗低，易于集成到各种设备中。
然而，超声波传感器也存在一些局限性。
首先，超声波传感器对于目标物体的表面材料有一定要求，例如吸声材料会减弱超声波的反射信号，造成测量误差。
其次，超声波传感器受到环境因素的影响较大，例如温度、湿度等变化会对传感器的测量结果产生影响。
总的来说，超声波传感器是一种常见且功能强大的传感器技术，被广泛应用于不同领域和场景中。
随着技术的不断进步，超声波传感器的测量精度、测量范围和适应性将进一步提高，为各个领域的应用带来更多可能性。
超声波传感器 资料
超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，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。
基于超声波特性研制的传感器称为“超声波传感器”，广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
中文名超声波传感器所属类别传感器物理学原理超声波的特性组件压电材料工作频率压电晶片的共振频率适用领域工业、国防、生物医学目录.1组成部分.2性能指标.▪工作频率.▪工作温度.▪灵敏度.▪指向性.3相关应用.▪主要应用.▪具体应用.4工作相关.▪工作原理.▪工作程式.▪工作模式.5系统构成.6检测方式.7检测好坏.8液位测试.9其他.▪区分.▪注意事项.▪暴露问题组成部分超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
小功率超声探头多作探测作用。
它有许多不同的结构，可分直探头（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（一个探头发射、一个探头接收）等。
性能指标超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。
构成晶片的材料可以有许多种。
晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。
超声波传感器的主要性能指标包括：工作频率工作频率就是压电晶片的共振频率。
当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
工作温度由于压电材料的居里点一般比较高，特别是诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。
医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
主要取决于制造晶片本身。
机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
超声波传感器的应用及技术原理介绍
超声波传感器的应用及技术原理介绍超声波传感器是一种重要的传感器，被广泛应用于测距、检测障碍、测流等领域。
本文将介绍超声波传感器的应用及技术原理。
一、超声波传感器的基本原理超声波传感器利用声波在介质中的传播特性，通过发射超声波并接收反射回来的波来实现对目标的探测和测量。
它的基本结构包括超声波发射器、接收器和信号处理电路。
超声波发射器产生高频声波，经过透镜聚焦，形成一个声波束，照射到目标上。
目标表面会反射一部分声能，这些反射声波被接收器接收，并转化为电信号。
信号处理电路将接收到的信号进行放大、滤波、数字化等操作，最终输出距离、速度、流量等物理量。
二、超声波传感器的应用1. 距离测量超声波传感器可以测量距离，特别是在避障、机器人导航等领域得到了广泛应用。
通过计算发射和接收时间差，可以估算目标距离，实现精确的距离测量。
2. 检测障碍超声波传感器也常用于检测障碍。
在汽车中应用，可以实现自动泊车、避免碰撞等功能。
在工业生产中，可以用于控制机器人、机械手臂等设备避开障碍物，提高生产效率。
3. 测流超声波传感器还可应用于测流量，适用于液体和气体的流量测量。
它不会对被测介质产生压力和阻力，而且不受温度、粘度等因素的影响。
因此，被广泛应用于化工、水利、能源等行业。
三、超声波传感器的技术原理1. 超声波的传播特性超声波传感器利用的是声波在介质中的传播特性。
声波在介质中传播的速度和密度有关，通常情况下，介质密度越大，声波传播速度越快。
因此，在水中传播的声波速度显著高于空气中的声波速度。
2. 聚焦技术聚焦是超声波传感器技术的重要组成部分，它能够将声波束集中在一个小区域内，提高能量密度，增加返回信号的强度。
可以通过聚焦透镜、聚焦阵列等方式实现，这些聚焦元器件能够控制声波的传播方向和形状，提高信号的质量和可靠性。
3. 多普勒效应在测量物体速度时，超声波信号被发射向物体，并反弹回来，测量时间差就可以估算物体移动的距离和速度。
为了进一步提高速度测量的精度，可以利用多普勒效应，通过检测回波频率的变化来计算物体的速度。
超声波传感器的介绍
超声波传感器的介绍
超声波传感器的介绍
超声波传感器，也称为超声波探测器，是一种利用超声波的特性来测量距离和尺寸的传感器，它通过发射声波来测量物体的距离或尺寸，既可以用于测量固体物体的尺寸，也可以用于测量液体或气体的体积。
一般来说，超声波传感器将其探测范围分为三个不同的类别：室内探测（短程）、中程探测和远程探测。
短程探测距离一般在50cm以内，可以用来测量室内物体的高度或体积；中程探测距离意味着可以用来测量室外物体的高度或体积；而远程探测距离则可以超过数百米，用来测量物体的大小或位置。
由于通过超声波传感器可以检测到物体的尺寸和距离，因此它在工业自动化领域被广泛应用，比如机械组装厂的自动化系统中，可以用于检测零件的尺寸和位置，也可以用于车辆安全驾驶系统，来检测周围环境的距离等。
此外，超声波传感器还常用于现代的助记系统中，用来监控家用电器的用电情况，从而为家庭节能提供帮助。
总的来说，超声波传感器是一种用于测量物体距离、尺寸和体积的灵活高效的设备，在工业自动化、家用电器以及汽车安全等领域都有广泛的应用。
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超声波传感器
一文读懂超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性，将超声波信号转换成电信号的传感器。
在讲述超声波传感器之前，我们先来了解一下超声波。
超声波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。
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16Hz的机械，而波超声波则是频率高于20kHz的机械波。
超声波的特性是频率高、波长短、绕射现象小。
它最显著的特性是方向性好，且在液体、固体中衰减很小，穿透本领大，碰到介质分界面会产生明显的反射和折射，因而广泛应用于工业检测中。
超声波的传播速度：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%。
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。
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。
超声波传感器性能指标超声波传感器的主要性能指标，包括；（1）工作频率。
工作频率就是压电晶片的共振频率。
当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
（2）工作温度。
由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。
医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
（3）灵敏度。
主要取决于制造晶片本身。
机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
工作原理超声波传感器按其工作原理，可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，以压电式最为常用。
压电式超声波传感器压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。
超声波传感器的特性
超声波传感器的特性
第12页
第1讲 超声波传感器的特性
超声波波型及其传输速度
当声源在介质中施力方向与波在介质中传输方向不一样时， 声波波型也不一样。通常有：
① 纵波：质点振动方向与波传输方向一致波，它能在固体、 液体和气体介质中传输；
② 横波：质点振动方向垂直于传输方向波，它只能在固体 介质中传输；
超声波传感器的特性
第22页
第1讲 超声波传感器的特性
声波在介质中传输时，能量衰减决定于声波扩散、散射和 吸收。 在理想介质中，声波衰减仅来自于声波扩散， 即随声波 传输距离增加而引发声能减弱。
散射衰减是指超声波在介质中传输时，固体介质中颗粒界 面或流体介质中悬浮粒子使声波产生散射，其中一部分声能不 再沿原来传输方向运动，而形成散射。散射衰减与散射粒子形 状、尺寸、数量、 介质性质和散射粒子性质相关。
超声波传感器的特性
第42页
第1讲 超声波传感器的特性
假如在流体中设置两个超声波传感器，它们既能够发射超
声波又能够接收超声波，一个装在上游，一个装在下游，其距 离为L, 如图所表示。如设顺流方向传输时间为t1，逆流方向传输 时间为t2，流体静止时超声波传输速度为c，流体流动速度为v， 则
超声波传感器1
c 1
Bn
式中：ρ——介质密度；
超声波传感器的特性专业知识讲座
步骤3：固定发射头与接收头间距为10cm，并将发射头对 准接收头，准备测试接收头接收到同频信号电压。
超声波传感器的特性专业知识讲座
第12页
第1讲 超声波传感器的特性
实训1：超声波传感器特征测试
超声波传感器的特性专业知识讲座
第9页
第1讲 超声波传感器的特性
超声波传感器惯用检测方式
1. 穿透式超声波传感器检测方式
2.
当物体在发射器与接收器之间经过时，检测超声
波束衰减或遮挡情况，从而判断有没有物体经过。这种
检测方式除普通物体外，还能够检测透明体。
2. 反射式超声波传感器检测方式
3.
当发送超声波束碰到被检测物体时，仅检测设定
注意：要求测试每对数据时，要求先用示波器准确调试信 号发生器输出方波信号后，再驱动发射头，测试接收头 产生同频信号电压。
实训作业1：分析30对统计数据，绘制输出~f 关系曲线，得 出超声波传感器幅频特征结论。并确定其中心频率。
超声波传感器的特性专业知识讲座
第14页
第1讲 超声波传感器的特性
实训1：超声波传感器特征测试
距离内物体放射波方式，从而判断在设定距离内有没有
物体经过。
4.
当被检测物体检测面是平面时，可检测透明体。
5.
当被检测物体相对传感器检测面为倾斜时，则有
时不能检测到被测物体。
超声波传感器的特性专业知识讲座
第10页
第1讲 超声波传感器的特性
实训1：超声波传感器特征测试
➢ 实训目标： 1. 掌握超声波测距传感器学会基本测试使用方法。 2. 了解超声波传感器幅频特征，确定其此超声波传感器
超声波传感器
超声波传感器
一般声控电路所用的声源如掌声、哨声、喇叭声等声响，它的声频范围从几百赫兹到十几千赫兹，人耳所能听到的声频范围从20Hz-20kHz，超过20kHz即称为超声频，也称为超声波。
在声频范围内，自然界声音的种类极其丰富，因此一般声控电路受干扰产生误触发情况较多，可靠性较差。
虽然采取了某些措施，如选频等措施，但对某些场合仍不能适应要求。
而超声波由于它的干扰声源范围较小，而超声波发射、接收、换能元件本身对频率的响应又具有单峰特性，因此它的抗干扰性能较好。
超声波传感器是近年来出现的用于超声控制元件，它分为发射器和接收器。
发射器将电磁振荡转换为超声波向空间发射。
接收器将接收到的超声波进行声电转换变为电脉冲信号。
常用的超声传感器有T40-XX 和R40-XX系列、UCM-40T、UCM-40R等。
其中T代表发射传感器，R代表接收传感器，它们都是成对使用的。
T/R40-XX系列超声传感器的外形及尺寸如图所示：
频率特性曲线见下图：
从以上的图中可以得知，它的声压能级、灵敏度在40kHz时最大，所以电路一般选用40kHz作为传感器的使用频率，这个系列的超声传感器电性能参数如表：
超声传感器的工作原理如下：当40KH的脉冲电信号由两引线输入后，由压电陶瓷激励器和谐振片转换成机械振动，经锥形辐射器将超声振动信号向外发射出去。
发射出的超声波向空中四面八方直线传播，遇有障碍物后它可以发生反射。
接收器在收到由发射器传来的超声波后，使内部的谐振片谐振，通过声电转换作用将声能转换为电脉冲信号，然后输入信号放大器，最后驱动执行器使电路动作。
注意管型和管脚正负极性。
超声波传感器
超声波传感器超声波传感器是一种利用超声波进行测量和探测的设备。
它通过发射超声波并接收回弹的信号来判断目标物体的距离、位置以及其他相关信息。
超声波传感器在工业自动化、机器人技术、智能车辆、医疗设备等领域有着广泛的应用。
一、工作原理超声波传感器工作原理基于声音的传播和回声的接收。
它通过发射超声波脉冲并测量波的回弹时间来计算目标物体与传感器之间的距离。
通过不断地测量和比对回弹时间，超声波传感器可以实现对目标物体的准确测量。
二、特点与应用1. 非接触式测量：超声波传感器可以在不接触目标物体的情况下进行测量，避免了传统测量方法中接触到物体带来的误差和影响。
2. 高精度测量：超声波传感器具有较高的测量精度，可以实现毫米级的测量精确度，满足对距离和位置等信息的精确需求。
3. 多功能应用：超声波传感器可以广泛应用于测距、障碍物检测、水位检测、液体测量等不同的领域和场景。
4. 反应速度快：超声波传感器的反应速度非常快，可以实现实时的测量和控制，适用于对时间要求较高的应用场景。
5. 抗干扰性强：超声波传感器对外界环境的干扰较强，具备良好的抗干扰能力，可以在复杂的环境中稳定地工作。
超声波传感器在工业领域中被广泛应用，例如在自动化生产线中的测距与定位、机器人技术中的障碍物检测与定位，以及无人驾驶领域中的环境感知等。
此外，超声波传感器还被应用于医疗设备领域，用于测量血流速度、心脏功能以及体内器官的位置等。
在智能车辆中，超声波传感器可用于实现自动泊车功能，通过测量车辆与停车位之间的距离，准确引导车辆进行泊车操作。
同时，它也可以用于避免与其他车辆或物体的碰撞，提高行驶的安全性。
总的来说，超声波传感器凭借其高精度、快速响应和多功能应用等特点，成为了现代工业和科技领域中不可或缺的重要设备。
随着技术的不断发展和创新，相信超声波传感器在更多的领域和场景中将发挥更重要的作用。
超声波传感器简介
超声波传感器基本介绍人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。
常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，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。
因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
完成这种功能的装置是声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
以超声波作为检测手段，必须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，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
小功率超声探头多作探测作用。
它有许多不同的结构，可分直探头（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）等。
超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。
构成晶片的材料可以有许多种。
晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。
组成部分超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
小功率超声探头多作探测作用。
它有许多不同的结构，可分直探头（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）等。
①性能指标超声波传感器超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。
构成晶片的材料可以有许多种。
晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。
超声波传感器-及液位检测-共23页PPT资料课件.ppt
相关知识
• 超声波是一种机械波，它方向性好， 穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显 著的反射。利用这些物理性质，可把一 些非电量转换成声学参数，通过压电元 件转换电量。超声波传感器就是利用超 声波的特性，将非电量转换为电量的测 量装置。超声波传感器又称为超声波换 能器或超声波探头。
• 超声检测是一种无损检测。在工业中 广泛用于金属构件、混凝土制品、陶瓷 制品的探伤及厚度检测，此外在物位、 野味、流量、流速、防盗报警以及生活 中的其他许多领域，超声波的应用也越 来越广泛。
• 安装测量探头处的容器壁要求能够良好的 传递信号的硬质材料制成。例如：碳钢、不锈 钢、各种硬金属、玻璃钢、硬质塑料、陶瓷、 玻璃、硬橡胶等材料或其复合材料。安装测量 探头处的容器壁若为多层材料，则层间应紧密 接触，无气泡或气体夹层，该处容器壁的内外 表面应平整。例如：硫化硬橡胶层、不锈钢衬 层、钛衬层等。
正比。及声速为 U=λf 式中，λ为超声波 的波长;f为超声波的频率。
2.反射与折射
通过两种不同的介质时，超声波产生反 射和折射现象。但当它由气体传播到液体或 固体中，或由固体、液体传播到气体中时， 由于介质密度相差太大而几乎全部发声反射 。
•
。
• 3.声波的衰减
• 通过同种介质时，超声波随着传播速度的 增加，其强度因介质吸收能量而衰减。
一、超声波传感器的外形结构和特性
• （一）超声波传感器的外形
• （二）超声波传感器的特性
• 特点：
•
超声波传感器具有小角度、小盲
区、测量准确、无接触、防水、防腐
蚀、低成本等优点。可应用于液位、
物位检测，可保证在液面有泡沫豁达
的晃动、不易检测到回波的情况下有
稳定的输出。
超声波传感器(2)
压电晶片粘贴在与底面成一定角度（如30、 45等）的有机玻璃斜楔块上，当斜楔块与不同材 料的被测介质（试件）接触时，超声波将产生一 定角度的折射，倾斜入射到试件中去，可产生多 次反射，而传播到较远处去。
各种接触式斜探头
常用频率范围：1~5MHz
接触法双晶直探头
发射晶片 接收晶片
将两个单晶探头组合 装配在同一壳体内，其中 一片发射超声波，另一片 接收超声波。两晶片之间 用一片吸声性能强、绝缘 性能好的薄片加以隔离。 双晶探头的结构虽然复杂 些，但检测精度比单晶直 探头高，且超声信号的反 射和接收的控制电路较单 晶直探头简单。
各种双晶直探头
焦距范围：5~40mm, 频率范围：2.5~5MHz， 钢中折射角：45 ~70
超声波的波型分类
超声波的传播波型主要可分为 纵波、横波、表面波等几种。
纵 波
横波
表面波
第二节 超声波换能器及耦合技术
超声波换能器又称超声波探头。超声波换能器的工作原 理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种，在检测技术中主 要采用压电式。超声波探头又分为直探头、斜探头、双探头、 表面波探头、聚焦探头、冲水探头、水浸探头、高温探头、 空气传导探头以及其他专用探头等。
各种超声波探头
（以下参考常州市常超检测设备有限公司资料）
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
接触式直探头 （纵波垂直入射 到被检介质）
保护膜
外壳用金属制 作，保护膜用硬度 很高的耐磨材料制 作，防止压电晶片 磨损。
接插件
接触式 直探头原理
超声脉冲电压
输入端
接地端
接触式斜探头（横波、瑞利波或兰姆波探头）
接触法双晶斜探头（续）
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第1讲 超声波传感器的特性
（二） 超声波传感器的特性 3.1 频率特性
接收超声波
发送超声波
第1讲 超声波传感器的特性
3.5 性能指标
1、工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到 它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出 的能量最大，灵敏度也最高。 2、工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时 诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低， 可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比 较高，需要单独的制冷设备。 3、灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大， 灵敏度高；反之，灵敏度低。
第1讲 超声波传感器的特性
超声波流量传感器具有不阻碍流体流动的特点，可测的流 体种类很多，不论是非导电的流体、 高粘度的流体，还是浆状 流体， 只要能传输超声波的流体都可以进行测量。 超声波流量 计可用来对自来水、工业用水、 农业用水等进行测量。 还适用 于下水道、 农业灌渠、河流等流速的测量。
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
压电式超声波传感器的基本工作原理
超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其 中以压电式最为常用。压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶 瓷，这种传感器统称为压电式超声波探头。 它是利用压电材料的压电效应 来工作的。
压电效应有正向压电效应和逆向压电效应。 超声波发送器是利用逆向压电效应制成——即在压电元件上施加电压， 元件就变形（也称应变）引起空气振动产生超声波，超声波以疏密波形式 传播，传送给超声波接收器。 超声波接收器是利用正向压电效应制成——即接收到的超声波促使接收器 的振子随着相应频率进行振动，由于存在正向压电效应，就产生与超声波 频率相同的高频电压。 当然这种电压非常小，必须采用放大器进行放大。
测流量
第1讲 超声波传感器的特性
无损探伤
第1讲 超声波传感器的特性
测厚度
双元件传感器 声学零
v-path脉冲
底面回波
第1讲 超声波传感器的特性
根据发射和接收换能器的功能，传感器又可分为单换能器 和双换能器。
第1讲 超声波传感器的特性
测料位
第1讲 超声波传感器的特性
2. 超声波流量传感器 超声波流量传感器的测定方法是多样的，如传播速度变化法、
波速移动法、多普勒效应法、流动听声法等。但目前应用较广的 主要是超声波传播时间差法。
超声波在流体中传播时，在静止流体和流动流体中的传播速 度是不同的，利用这一特点可以求出流体的速度，再根据管道流 体的截面积， 便可知道流体的流量。
第1讲 超声波传感器的特性
空气中用超声波传感器的结构
如右图所示，采用双压电陶瓷
晶片结构。将双压电陶瓷晶片固定
安装在基座上，为了增强其效果， 在压电晶片上面加装了锥形振子， 最后将其装在金属壳体中并伸出两
屏蔽栅外壳 锥形振子
根引线。
双压电陶瓷晶片
基座
发送超声波时，圆锥形振子有
较强的方向性，因而能高效率地发
送超声波；接收超声波时，超声波
的振动集中于振子的中心，所以能
产生高效率的高频电压。
第1讲 超声波传感器的特性
超声波的波型及其传播速度
当声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向不同时，声 波的波型也不同。通常有：
① 纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它能在 固体、液体和气体介质中传播；
② 横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，它只能在固 体介质中传播；
第1讲 超声波传感器的特性
超声波传感器-性能参数
第1讲 超声波传感器的特性
（三） 超声波传感器应用
1. 超声波物位传感器 超声波物位传感器是利用超声波在两种介质的分界面上的反
射特性而制成的。 如果从发射超声脉冲开始，到接收换能器接收到反射波为
止的这个时间间隔为已知，就可以求出分界面的位置，利用这 种方法可以对物位进行测量。
第1讲 超声波传感器的特性
超声波传感器
第1讲 超声波传感器的特性
（一） 超声波传感器的原理及结构
利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置 称为超声波传感器、探测器或换能器，也称为探头。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能材料在 电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射 现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。 超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的 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回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。 因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面 。
③ 表面波：质点的振动介于横波与纵波之间，沿着介质表 面传播，其振幅随深度增加而迅速衰减的波，表面波只在固体的 表面传播。
第1讲 超声波传感器的特性
次声
可听声
超声
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
超声是频率大于两万赫兹的声波。
第1讲 超声波传感器的特性
蝙蝠的飞行本领
铁丝直径大于0.34mm 不碰撞
铁丝直径小于0.07mm 碰撞
回音定位
第1讲 超声波传感器的特性
超声波传感器的结构
金属 壳 吸收 块
保护 膜
超声波探头结构如图所示，它主要 由压电晶片、吸收块（阻尼块）、保护 膜、引线等组成。
导电 螺杆
压电晶片多为圆板形， 厚度为δ。超 接 线 片 声波频率f与其厚度δ成反比。压电晶片的
两面镀有银层，作导电的极板。
阻尼块的作用：降低晶片的机械品 质， 吸收声能量。 如果没有阻尼块，当 压 电 晶 激片 励的电脉冲信号停止时， 晶片将会继 续振荡， 加长超声波的脉冲宽度，使分 辨率变差。
第1讲 超声波传感器的特性
声波在介质中传播时，能量的衰减决定于声波的扩散、散 射和吸收。 在理想介质中，声波的衰减仅来自于声波的扩散， 即随声波传播距离增加而引起声能的减弱。
散射衰减是指超声波在介质中传播时，固体介质中的颗粒 界面或流体介质中的悬浮粒子使声波产生散射，其中一部分声 能不再沿原来传播方向运动，而形成散射。散射衰减与散射粒 子的形状、尺寸、数量、 介质的性质和散射粒子的性质有关。