超聲波傳感器的應(yīng)用原理

超聲波傳感器的應(yīng)用原理及檢測范圍：

目前，隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲波傳感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。其中超聲波的特性是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小。但它最顯著的特性是方向性好，且在液體、固體中衰減很小，穿透本領(lǐng)大，碰到介質(zhì)分界面會產(chǎn)生明顯的反射和折射，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測中。

目前超聲波應(yīng)用有三種基本類型，透射型用于遙控器，防盜報(bào)警器、自動門、接近開關(guān)等；分離式反射型用于測距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測厚等。

超聲波傳感器則是利用聲波介質(zhì)將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其他能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波傳感器主要采用直接反射式的檢測模式，位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。還有部分超聲波傳感器采用對射式的檢測模式。一套對射式超聲波傳感器包括一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器，兩者之間持續(xù)保持“收聽”。位于接收器和發(fā)射器之間的被檢測物將會阻斷接收器接收發(fā)射的聲波，從而傳感器將產(chǎn)生開關(guān)信號。

對被檢測物超聲波傳感器利用聲波介質(zhì)進(jìn)行非接觸式無磨損的檢測。超聲波傳感器對透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測。其檢測性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響，包括煙塵環(huán)境和雨天。對于超聲波傳感器的檢測范圍取決于其使用的波長和頻率。波長越長，頻率越小，檢測距離越大，如具有毫米級波長的緊湊型傳感器的檢測范圍為300~500mm波長大于5mm的傳感器檢測范圍可達(dá)8m。一些傳感器具有較窄的6聲波發(fā)射角，因而更適合精確檢測相對較小的物體。另一些聲波發(fā)射角在12至15的傳感器能夠檢測具有較大傾角的物體。

超聲波傳感器具有優(yōu)越的抗聲學(xué)和電氣噪聲能力，能在存在雜波或無噪聲的環(huán)境中能夠檢測到大目標(biāo)的性能優(yōu)異，同時(shí)實(shí)時(shí)標(biāo)定、噪聲抑制及額外的過濾確保距離信息穩(wěn)定，而且雜波抑制在視場內(nèi)提供最大幅度反射的對象的距離信息是要求持續(xù)精確輸出應(yīng)用的極佳選擇，因?yàn)楸粡V泛自動導(dǎo)航、帶聲學(xué)和電氣噪聲的環(huán)境、料位測量、槽準(zhǔn)位測量等領(lǐng)域。

超聲波傳感器的應(yīng)用方向：

隨著工業(yè)場合應(yīng)用復(fù)雜性的增加，超聲波傳感器越來越受到自動化領(lǐng)域的青睞。那么超聲波傳感器的優(yōu)勢領(lǐng)域有哪些呢？

一、超聲波傳感器可用于粉塵的測量，一般情況下，面粉廠、除塵設(shè)備這類粉塵比較多的場合，會需要傳感器來檢測粉塵的高度值，光電傳感器因?yàn)槭抢霉獾姆瓷涞仍砉ぷ鞯?，所以懸浮在空氣中的粉塵會對光的反射產(chǎn)生極大影響，這個(gè)時(shí)候光電傳感器就失靈了，而超聲波有個(gè)最大的優(yōu)勢就是聲波可以繞過細(xì)小的障礙物，所以一般粉塵位置測量會用超聲波傳感器。

二、液位測量，很多場合需要檢測液位的高低，比如實(shí)驗(yàn)室試管中液位的高度，河道中水位的高度等等，這些位置的實(shí)時(shí)測量就需要借助超聲波傳感器了，因?yàn)槌暡▊鞲衅鞔虻揭好嫔弦部梢院苋菀椎姆瓷浠貋?。所以超聲波傳感器可以有效測量液位的高低。

三、卷徑控制，很多卷繞設(shè)備在卷繞的時(shí)候，需要實(shí)時(shí)檢測卷繞的直徑以判斷卷繞是否完成，在現(xiàn)在自動化高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，用人的肉眼去觀察是不現(xiàn)實(shí)的，而卷繞物復(fù)雜多變，有的是透明的塑料，有的是彩色的包裝紙，這個(gè)對于光電傳感器來說無疑是一個(gè)大難題，但是這些被測物 對于超聲波來說卻沒有半點(diǎn)的難度，長期的應(yīng)用實(shí)踐證明，超聲波傳感器可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)卷徑的實(shí)時(shí)測量。

四、高透光度、吸光性物體檢測，比如透明玻璃或者是鍍膜后的硅片，要想通過光電傳感器實(shí)時(shí)的檢測其位置信息是很困難的，這個(gè)時(shí)候超聲波依然可以完美的彌補(bǔ)光電的缺陷。

審核編輯：黃飛