超声波传感

超声波传感器应用

超声波传感器应用分两种形式，一种是发射和接收传感器分置被测物两侧，称为透射型，可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等；另一种是发射和接收传感器同置被测物一侧，称为反射型，可用于接近开关、测距、测液位、测流量、料位、金属探伤以及测厚等，如图20-13所示。

按超声波的波形分，超声波又可分为连续超声波和脉冲波。连续超声波是指持续时间较长的超声振动波。而脉冲波则是持续时间仅有几十个往复脉冲的振动波。为了减少干扰，超声波传感器大多采用脉冲波形式。

一、超声波测厚

如图20-14所示。从图中可看出，双晶直探头左边的压电晶片发射超声脉冲，经探头底部设置的延迟块延时后进入被测体，在到达被测体底分界面时，被反射回来，并被右边的压电晶片所接收。这样只要检测出从发射脉冲波到接收脉冲波的所需时间t(扣除两次延迟时间)，再乘以被测体的声速常数c，就是超声脉冲波在被测体所经过的来回距离，也就代表了被测体的两倍厚度δ，即

式中t——测量时间；

t0——延时。

二、超声波测介质密度

如图20-15所示。与测厚原理类似，当检测出从发射脉冲波到接收脉冲波的所需时间t (扣除两次延迟时间)后，根据封闭管道直径D以及公式(20-8)，可求出超声波在被测流体中的声速。由实验证明，该速度与流体的密度有关，当声阻抗Z一定时，声速和密度ρ成反比。

显然，式(20 -1)的严格物理条件应为介质均一才能保证声阻抗Z恒定。实际工业测量尤其是石油行业的被测介质绝大部分是混合相，声阻抗Z、声速C以及密度p均为变量，不满足式(20-1)的数学定义，所以采用超声波测量密度必须由实验决定。

原油输送中的油水混合相经过工艺处理，一般情况下水仅占总体积量的千分之几，在测量误差允许范围内可认为混合相声阻抗近似等于原油声阻抗Z。确定方法有两种：一是取一定容积的具有代表性的原油置于几何尺寸一定的容器内且密度已知、介质静止，采用测厚法求出声速c，然后通过式(20-1)计算出原油声阻抗Z。二是利用工业管线，关闭上下游闸门测取，如图20-15(a)所示。

有了实验结果，即原油声阻抗Z确定后，当测量流动混合相时，才可利用声速和密度的反比关系求出某一时刻的瞬时密度，如图20-15(b)所示。

这里要说的是，此方法有待进一步完善。另外，双晶直探头的处理电路应做智能化设计才能更加有效地完成在线测量。

三、超声波测量液位或物位

如图20-16所示。在罐体上部入孔处安装空气传导型双晶超声波探头，依据反射原理，可测出超声波往返时间t，然后利用公式(20-8)可求出超声波单程传播距离h3，再根据h2=h1-h3求出液面高度h2。

当流体边进边出时，液面涌动是不可避免的，这将使反射波在涌动界面上产生散射，给单程传播距离h3测量准确度带来不利影响，为减小此影响需在图示位置安装防涌管。第一可将超声波的传播路径限定在某一狭窄空间内，第二也使管内液面涌动幅度降低，

达到测量要求。上述方法除了可测量液位外，也可测量粉体和粒状物的物位。

四、超声波报警器

图20-17为超声波报警电路，左图为发射与接收部分，右图为信号处理部分。

脉冲发生器产生40kHz连续电脉冲信号，经功率放大器放大后送至发射器压电晶片上(逆电效应)产生脉冲振动波向外传播。若此时有人或物体进入信号覆盖区，并以相对运动速度V移动时，从人体或物体反射回的超声波将由于多普勒效应，而发生频偏Δƒ。

多普勒效应是指当超声波源与被测介质之间存在相对运动时，接收器接收到的超声波频率与发射器所发射的超声波频率将有所变化，其频率差值被称为频偏±Δƒ。而Δƒ绝对值的大小与相对速度的大小及方向有关。

接收器接收到的两个不同频率组成的差拍信号(原频信号以及原频信号±Δƒ)。这两个

信号经原频信号放大器放大，并经检波器检波后，由低通滤波器滤去原频信号，而留下频偏信号Δƒ。该频偏信号再经低频放大器放大后，由检波器转换为直流电压信号，作为激励推动后续电单元，如声响报警器或其他闪光报警器等。

由于多普勒效应仅对运动物体起作用，所以可排除静止物体对报警器的影响(不会产生频偏信号)。但振动、高分贝声响以及气流均会产生多普勒效应，故超声波传感器多用于室内夜间安全监测。

网名： sels

邦纳超声波传感器在自动扶梯行业的应用

邦纳超声波传感器在自动扶梯行业的应用

更新时间：2011-02-16 15:35:41来源: 美国邦纳

核心提示：随着社会自动化程度越来越高，人们更倾向于选择更多地代步工具，因此在上下楼道间取代楼梯的自动扶梯应用越来越广，包括地铁、机场、卖场、酒店、过街地道和人行天桥等场合。

前言：

随着社会自动化程度越来越高，人们更倾向于选择更多地代步工具，因此在上下楼道间取代楼梯的自动扶梯应用越来越广，包括地铁、机场、卖场、酒店、过街地道和人行天桥等场合。以前的普通型扶梯无探测装置，无法判断是否有人乘坐，其扶梯是一直保持不断运行的状态，带来了不少能源的浪费。在如今国家大力提倡节能的要求下，已经逐渐不能满足业主的要求了，因此变频电梯应运而生，而这种电梯最大的特点就是在入口处会检测人员接近，在探测到有人乘坐时处于正常速度，而没人时处于慢速或停止状态，以达到节能功效。因此，一种能可靠判断人体是否接近的传感器装置就显得非常重要了。

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