第十三章 超声波传感器

开放型超声波传感器的构造
振动模拟图
振动模拟
密封型超声波传感器的构造
高频超声波传感器的构造
电气特性
➢ 1、声压特性 ➢ 2、灵敏度特性 ➢ 3、辐射 ➢ 4、额定值
1、声压特性 sound pressure level
声压级 (S.P.L.) 是表示音量的单位，利用下 列公式予以表示。
S.P.L.= 20logP/Pre (dB) 式中,“P”为有效声压 (μbar)，
“Pre”为参考声压 (2×10-4μbar)
声压检测电路
2、灵敏度特性
灵敏度是表示声音接收级的单位，使用下列 公式予以表示。
灵敏度= 20log E/P (dB) 式中,“E”为所产生的电压 (Vrms)，
“P”为输入声压(μbar)。
灵敏度检测电路
3、辐射
把超声波传感器安装在台面上。然后，测 量角度与声压 (灵敏度) 之间的关系。
超声波传感器
ultrasonic transducer
制作时间：2010.10.09 修改时间：2011.10.19
内容
超声波的特性
➢ 1、波长与辐射 ➢ 2、反射 ➢ 3、温度效应 ➢ 4、衰减
超声波熔接器
超声波是一种人耳无法听到的、频率一般超过20kHz的声音。
温度效应
声波传播的速度“c”可以用下列公式表示。 c=331.5+0.607t (m/s)
传感器典型应用框图
扬声器
来自百度文库
传感器 主控
扬处声理器器 其他装置
电源
2.主控处理器选型
目前可采用的主控处理器主要有:
单片机 (80C51，C8051F，PIC，……） DSP （TI公司的TMS320C2000系列） 嵌入式处理器（ARM7：S3C44B0X，ARM9……） FPGA （Altera公司的 EP1C3，EP1C6，……）
为了准确地表达辐射，与前部相对比，声 压 (灵敏度) 级衰减6dB的角度被称为半衰 减角度，用θ1/2表示。
灵敏度
声压
辐射特性 (接收器)
辐射特性 (发送器)
应用
➢ 1、应用示例 ➢ 2、发射与接收电路 ➢ 3、距离测量应用 ➢ 4、安装 ➢ 5、增强方向性
超声脉冲发送电路
3、距离测量应用
4、安装
喇叭形谐振器长度与灵敏度方向性
喇叭形谐振器的角度与灵敏度方向性
其他特性
➢ 1、输入电压—输出声压级 ➢ 2、灵敏度的温度特性 ➢ 3、声压级的温度特性 ➢ 4、周围环境特性
输入电压—输出声压级
灵敏度的温度特性
声压级的温度特性
周围环境特性
注意事项
(1) 请避免通过连接隔离电容器或某些其他 方法，施加直流偏压，否则会导致组件损 坏。
式中，t=温度 (℃)
衰减
声压在不同距离上的衰减特性
结构与工作原理
➢ 1、开放型超声波传感器
➢ 2、密封型超声波传感器
➢ 3、高频超声波传感器
产生超声波的装置有机械型超声发生器（例如气哨、汽
笛和液哨等）、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超 声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的 磁致伸缩效应制成的电声换能器等。
料 位 监 测
测 距 探 头
超声波传感器在造纸工业的应用
各种超声波探头 超 声 波 防 盗 装 置
感谢
谢 谢 ！！
(2) 许多传感器的设计只针对在空气中的使 用，禁止用于水中。大部分密封型传感器 的结构只针对雨天中之使用，而非完全浸 没水中。
(3) 不得以散件进行存放，否则会导致传感 器互相受损。
注意事项
(4) 由于超声波传感器具有电位方向性，因 此一定要注意其安装位置。
(5) 如果应用于诸如非标准频率等特殊条件， 请与您所购买的公司联系，并告之您所需 要的具体工作条件、电路等，以便使传感 器符合您的特定使用要求。
可用于扩展处理器外围逻辑的器件：
CPLD （Altera公司的MAX7000A系列，MAX II系 列，……）
实际应用
实际应用
超声波液位测量示意图
输油管检测检测机器人
实际应用
汽车倒车雷达
倒车雷达
鱼群探测器
各种型号的超声波传感器
超声波接近开关
防盗探头
普通超声波探头
防水超声波探头
水 位 监 测 倒 车 雷 达