超聲波傳感器的基本原理

       超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦

酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅鳎梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲

波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。超聲波傳感器包括三個(gè)部

分：超聲換能器、處理單元和輸出級。

       首先處理單元對超聲換能器加以電壓激勵，其受激后以脈沖形式發(fā)出超聲波，接著超聲換能器轉(zhuǎn)入接受狀

態(tài)（相當(dāng)于一個(gè)麥克風(fēng)），處理單元對接收到的超聲波脈沖進(jìn)行分析，判斷收到的信號是不是所發(fā)出的超聲波

的回聲。如果是，就測量超聲波的行程時(shí)間，根據(jù)測量的時(shí)間換算為行程，除以2，即為反射超聲波的物體距

離。

       把超聲波傳感器安裝在合適的位置，對準(zhǔn)被測物變化方向發(fā)射超聲波，就可測量物體表面與傳感器的距

離。

 

 

環(huán)境對超聲波測量的影響有哪些？

（1）空氣溫度的影響

       聲波行程時(shí)間受氣溫的影響程度為0.17%/K。也就是說40℃時(shí)的聲速相對于20℃時(shí)改變了+3.4%，因此測量

距離也會改變約+3.4%。但如果選用的超聲波傳感器中有溫度補(bǔ)償功能，此影響可忽略不計(jì)。

（2）空氣濕度的影響

       從干燥的空氣到飽和濕度的空氣中，聲速最多增加2%。因此測量距離改變最大也只有2%。實(shí)際現(xiàn)場中，空

氣濕度變化不會如此大，此影響一般小于1%。

（3）空氣壓力的影響

       在一固定地點(diǎn)，正常情況下的氣壓波動為±5%，會造成聲速波動約±0.6%。

（4）氣流的影響

       當(dāng)風(fēng)速大于50km/h時(shí)，聲波速度及方向的改變會大于3%。在現(xiàn)場使用中，只有靠近被測物表面的幾厘米的

氣流有可能大于20km/h，且垂直于測量方向，故對測量結(jié)果的影響可忽略。

（5）油霧的影響

      只要防止油霧沉降在超聲換能器的有效表面上，就可避免它的影響