超声波传感器距离检测

超声波探头中的核心器件就是压电晶体，利 用压电晶体的压电效应来工作的。
图3-4-5 超声波传感器原理
3.超声波传感器的应用 超声波传感器测量厚度 根据超声波的反射原理来测量厚度。如果超声波 在被测材料中的传播速度为с，工件厚度为δ，通 过测量超声波从发射到接收的时间间隔t，则工件 厚度为：
图3-4-6 超声波测厚仪
反射挡板
稳压电源 数字电压表头
通用
通用，±15V 通用
1
1 1 1
传感器实验实验箱 通用
3. 任务实施 （1）连接实验电路 按照图将传感器与转换电路相连，公共端与公共 端相连，并给转换电路接入稳压电源，将输出信 号接入电压表。
图3-4-11
实验电路
（2）电路检查 （3）调整超声波传感器发射端和接收端的位置 4. 实验记录 平形移动挡板，依次递增5cm，观察电压表读数，填写在 表3-2中。 注意，挡板要平形移动，因为挡板角度的变化会使超声波 反射角产生较大变化，影响接收端的接收效果。
距离L/cm 输出电压U0/V
5. 超声波传感器使用时必须注意以下环境因素： （1）为了维持动作的可靠性和长寿命，请避免在超过 产品规格参数给出的使用温度范围或室外使用； （2）由于超声波一般使用的传播介质是空气，所以在 有风的地方会使监测区域变化，引起误动作。因此， 请避免在有空气喷嘴或送风机等场合中使用； （3）若在传感器的表面（发射端、接收端）附有水滴， 则会降低检测距离或检验灵敏度； （4）被测物体周围有微粉末体及棉类物体时，由于这 类材料是吸音物质，所以使用反射型的超声波传感器 将无法正常检测； （5）不要在可燃性爆炸气体的环境下使用。
（4）记录实验现象 旋转编码器的转轴，在248,249通道内读取当前的 脉冲数。将结果记录在表3-3-2中。 观察当脉冲数在200~400之间的时候DM100内的数 据是否会变化。
转速 \通道 248 249
图3-4-10 常见超声波流量计安装方法
【任务实施】
针对本任务中汽车倒车雷达工作过程搭建实验， 用超声波传感器检测距离。 1. 任务目的 （1）通过实验了解超声波传感器的组成及原理； （2）会完成超声波传感器的接线； （3）会检测并调试超声波传感器。
wenku.baidu.com
2. 器材准备
器材名称 超声波发射器 超声波接收器 通用 通用 型号与规格 1 1 数量
S=340T/2。
2. 认识超声波传感器 超声波传感器通常由超声波发生器（简称发射 探头）和超声波接收传感器（简称接受探头）两 部分组成。
发射探头 接收探头
障碍物
1- 外壳 2- 金属丝网罩 3- 锥形共振盘 4- 压电晶体片 5- 引脚 6- 阻抗匹配器 7- 超声波束 图3-4-4 超声波传感器结构
超声波测量距离是根据超声波遇到障碍物能反射回来 的特性。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射 同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物 就立刻反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止 计时。 超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记 录的发射超声波和接收到回波的时间差T，就可以求出 距离S，即：
图3-4-1 汽车尾部倒车雷达示意图
图3-4-2 倒车雷达实物图（探头及显示仪）
任务四 超声波传感器距离检测
【知识准备】
1. 认识超声波 人能听见声音的频率为20Hz～20kHz，即为声波， 超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为次声 波，20kHz以上的声音称为超声波。
图3-4-3 声波频率的界限划分
超声波传感器液位（物位）测量 超声波传感器液位（物位）测量是利用超声波在 两种介质的分界面上的反射特性而工作的。常见的 用途有液位测量和汽车倒车距离测量。
(a) 放置在液体中检测 图3-4-7 超声波传感器液位检测
(b) 放置在液位上方检测
超声波传感器探伤 超声波探伤是无损探伤技术中的一种主要检测手 段。它主要用于检测板材、管材、锻件和焊缝等材 料中的缺陷（如裂缝、气孔、夹渣等），测定材料 的厚度，检测材料的晶粒。
三、素质目标 1. 有科学的实验态度 2. 具有认真、细致的学习态度 3. 具有良好的机电检测操作素养 【学习重点】 1. 超声波传感器的原理 2. 超声波传感器的应用 3. 超声波测距电路搭建
任务四 超声波传感器距离检测
【任务背景】
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫 “泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车时的安 全辅助装置。
图3-4-8 超声波探伤仪实物及工作图
(a)无缺陷工件探伤及显示情况 (b)有缺陷工件探伤及显示情况 图3-4-9 超声波探伤及显示情况
超声波传感器测流量 超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体 中的传输速度是不同的，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。超声波流量传感器常见安装类型如图。
项目三 生产状态监控检测
任务四 超声波传感器距离检测
任务四 超声波传感器距离检测
【教学目标与要求】 一、知识目标 1. 能说出超声波的音频范围 2. 掌握超声波测距的原理，并会写出计算公式 3. 能说出超声波传感器的组成 二、能力目标 1.能使用超声波测距公式计算 2. 会举例超声波传感器的应用 3.会搭建电路完成超声波距离检测实验