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超聲波傳感器及應用
人們能聽到聲音是由于物體振動產生的,，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內，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。
超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩,，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱和振蕩（縱波）。在工業(yè)中應用主要采用縱向振蕩,。超聲波可以在氣體,、液體及固體中傳播，其傳播速度不同,。另外,，它也有折射和反射現象，并且在傳播過程中有衰減,。在空氣中傳播超聲波,，其頻率較低，一般為幾十KHZ，而在固體,、液體中則頻率可用得較高,。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播,，衰減較小,，傳播較遠。利用超聲波的特性,，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路,，制成各種超聲測量儀器及裝置,，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應用,。
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?，它可以將電能轉變成機械振蕩而產生超聲波,，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能,，所以它可以分成發(fā)送器或接收器,。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收,。這里僅介紹小型超聲波傳感器,，發(fā)送與接收略有差別，它適用于在空氣中傳播,，工作頻率一般為23-25KHZ及40-45KHZ,。這類傳感器適用于測距、遙控,、防盜等用途,。該種有T/R-40-60，T/R-40-12等,。另有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型）,，它的特點是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近開關用,，它的性能較好,。超聲波應用有三種基本類型，透射型用于遙控器,，防盜報警器,、自動門、接近開關等；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,。
1,、遙控開關超聲波遙控開關可控制家用電器及照明燈。采用小型超聲波傳感器（Φ12-Φ16）,工作頻率在40KHZ,遙控距離約10米.遙控器的發(fā)送,這是由555時基電路組成的振蕩器,調整10KΩ電位器,，使振蕩頻率為40KHZ,，傳感器接在③腳，接下按鈕時,，發(fā)送出超聲波,，接收電路。電源由220V經電容降壓,、整流,、濾波、穩(wěn)壓后獲得12V工作電壓,。由于是非隔離電源,，要整個電路用塑料外殼封裝，以防觸電（在調試時也應注意）,。信號由超聲波接收器接收,，經Q1、Q2放大（L,、C諧振槽路調諧在40KHZ）,。放大后的信號去觸發(fā)由Q3、Q4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路,，Q5及LED作為觸發(fā)隔離,，并可發(fā)光顯示。由于雙穩(wěn)態(tài)在開機時有隨機性,，故加一清零按鈕,。Q5輸出的觸發(fā)信號使雙向可控硅導通，負載接通,。要負載斷路,，則要按一次發(fā)送鈕。
2,、液位指示及控制器由于超聲波在空氣中有一定的衰減,，則發(fā)送到液面及從液面反射回來的信號大小與液位有關，液面位置越高,，信號越大,；液面越低則信號就小,。接收到的信號經BG1、BG2放大,，經D1,、D2整流成直流電壓。當4.7KΩ上的電壓超過BG3的導通電壓時,，有電流流過BG3,，電流表有指示，電流大小與液面有關,。A點與上圖A點相連接,。當液位低于設置值時，比較器輸出為低電平,。BG不導通,，若液位升到規(guī)定位置，比較器翻轉,，輸出高電平。BG導通,，J吸合,，可通過電磁閥將輸液開關關閉，以達到控制的目的（高位控制）,。