超聲波傳感器是一種基于超聲波技術(shù)的傳感器,利用超聲波的特性進(jìn)行測(cè)量和檢測(cè)。它具有非接觸、高精度、快速響應(yīng)和廣泛適用性等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)、醫(yī)療、汽車、機(jī)器人等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其通過發(fā)射超聲波脈沖并接收其反射信號(hào)來測(cè)量目標(biāo)物體的距離。它利用超聲波在空氣或其他介質(zhì)中的傳播速度和反射特性,通過計(jì)算發(fā)射和接收之間的時(shí)間差來確定目標(biāo)物體的距離。
超聲波傳感器在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)領(lǐng)域,它可以用于測(cè)量物體的距離、檢測(cè)物體的位置和形狀、監(jiān)測(cè)液位和流量等。在醫(yī)療領(lǐng)域,超聲波傳感器被廣泛應(yīng)用于超聲影像、醫(yī)學(xué)診斷和手術(shù)導(dǎo)航等方面。此外,還可以用于汽車的倒車?yán)走_(dá)、機(jī)器人的障礙物檢測(cè)和物體識(shí)別等應(yīng)用。
1、壓電晶片:這是超聲波傳感器的核心部件,通常由壓電材料制成,如壓電陶瓷或壓電晶體。當(dāng)電壓作用于壓電晶片時(shí),它會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形,從而發(fā)射出超聲波。相反,當(dāng)超聲波作用到壓電晶片上時(shí),會(huì)引起晶片伸縮,在晶片兩個(gè)表面上產(chǎn)生極性相反的電荷,這些電荷可以被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
2、吸收塊(阻尼塊):吸收塊位于壓電晶片的下方,用于降低壓電晶片的機(jī)械品質(zhì),吸收超聲波的能量,以減少能量的損失并提高傳感器的效率。
3、保護(hù)膜:為了避免傳感器與被測(cè)件直接接觸而磨損壓電晶片,通常會(huì)在壓電晶片下粘合一層保護(hù)膜。
4、外殼:外殼用于封裝和保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu),確保傳感器的穩(wěn)定性和耐用性。對(duì)于室外用途的超聲波傳感器,外殼還需要具有良好的密封性,以防止露水、雨水和灰塵的侵入。
5、共振板:在某些設(shè)計(jì)中,超聲波傳感器還包括一個(gè)共振板,它與壓電晶片一起工作,當(dāng)外加脈沖信號(hào)的頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí),壓電晶片會(huì)發(fā)生共振,并帶動(dòng)共振板振動(dòng),從而產(chǎn)生超聲波。
6、雙壓電晶片元件:在一些高級(jí)設(shè)計(jì)中,超聲波傳感器可能采用雙壓電晶片元件,這種設(shè)計(jì)可以更有效地發(fā)射和接收超聲波,提高傳感器的性能和靈敏度。