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歐姆龍超聲波傳感器詳細(xì)介紹
閱讀：296 發(fā)布時(shí)間：2015-3-17超聲波傳感器的定義
超聲波傳感器,，是通過送波器將超聲波向?qū)ο笪锇l(fā)送,，通過受波器接受這種反射波,，來檢測(cè)對(duì)象物的有無和距離對(duì)象物的距離,。（距離設(shè)定型、限定區(qū)域型：＊參見「 分類 」）,。通過計(jì)算從超聲波發(fā)信到受信為止所需要的時(shí)間和聲速的關(guān)系,，來計(jì)算傳感器和對(duì)象物之間的距離。此外,，有些機(jī)器通過對(duì)穿過送波器和受波器間物體產(chǎn)生的超聲波的衰減或遮斷進(jìn)行檢測(cè),，從而檢測(cè)對(duì)象物的有無。（對(duì)射型,、回歸反射型：＊參見「 分類 」）,。
原理
在超聲波的發(fā)信/受信中使用了壓電陶瓷。
壓電陶瓷的定義
由于施加在元件上的機(jī)械力,，在電極間隨著力而產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì),。此外，與此相反,，若在電極間施加了電壓,，隨著其大小則會(huì)產(chǎn)生機(jī)械性位移。 通過這種電動(dòng)勢(shì)的大小，來檢測(cè),、計(jì)量對(duì)象物的有無和傳感器到對(duì)象物之間的距離,。
[超聲波傳感器]
由于以空氣為媒介，因此在吹風(fēng)處和因高溫物體而使空氣流動(dòng)的場(chǎng)所使用時(shí),，以及在吸收音波的粉體等中使用時(shí)要注意,。
[超聲波傳感器]
分類
按檢測(cè)方式分類
對(duì)射型
對(duì)通過送波器和受波器間的物體產(chǎn)生的超聲波光束的衰減或遮斷進(jìn)行檢測(cè)的方式.
[超聲波傳感器]
反射型
限定距離型
只對(duì)存在于距離調(diào)整旋鈕設(shè)定的檢測(cè)距離范圍內(nèi)的物體發(fā)出反射波進(jìn)行檢測(cè)的方式。
[超聲波傳感器]
限定區(qū)域型
回歸反射
通過可檢測(cè)物體來遮斷反射板發(fā)出的正常反射波來進(jìn)行檢測(cè)的方式,。
[超聲波傳感器]
限定區(qū)域
只對(duì)通過距離切換開關(guān)選擇設(shè)定的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存在的物體發(fā)出的反射波進(jìn)行檢測(cè)的方式,。
[超聲波傳感器]
不確定區(qū)域?qū)儆诰嚯x調(diào)整范圍外，但根據(jù)可檢測(cè)物體不同,，有時(shí)可通過多重反射進(jìn)行檢測(cè),。在該范圍內(nèi)動(dòng)作將變得不穩(wěn)定。請(qǐng)避免使可檢測(cè)物體進(jìn)入該范圍,。
術(shù)語解說
音速
將空氣中的聲速C作為近似式,，表示為
C＝331.5＋0.61θ（m/s）θ：氣溫（℃）
若氣溫變化則聲速也變化，這就是因溫度差引起的距離測(cè)定誤差,。
反射與對(duì)射
在同樣的媒介中超聲波將直線傳播,，在與不同媒介的臨界面會(huì)出現(xiàn)反射、對(duì)射的現(xiàn)象,。這種現(xiàn)象受媒介的種類,、形狀的影響。在大氣中,，即使是人體也會(huì)出現(xiàn)明顯的反射現(xiàn)象,，其檢測(cè)較為容易。
多重反射
是指對(duì)于在可檢測(cè)物體上反射一次后回歸的反射,，該反射波反射到傳感器探頭或附近的物體,、天花板面等，并再次回歸反射到可檢測(cè)物體的反射兩次以上的反射波,。
例如2次反射的情況下,，則會(huì)受到恰好與處于2倍距離的一次反射相同的反射波。
[超聲波傳感器]
限定區(qū)域（反射型）
在檢測(cè)距離的調(diào)整中,，不僅是zui大檢測(cè)距離,，對(duì)zui小檢測(cè)距離也能連動(dòng)或單獨(dú)調(diào)整，該可檢測(cè)范圍稱為限定區(qū)域（區(qū)域限定）,。
[超聲波傳感器]
不感應(yīng)區(qū)與不確定區(qū)域（反射型）
檢測(cè)距離調(diào)整的結(jié)果,，傳感器探頭面和zui小檢測(cè)距離間無法檢測(cè)的區(qū)域稱為不感應(yīng)區(qū)，因傳感器探頭的結(jié)構(gòu)及余響振動(dòng),，在探頭附近無法檢測(cè)的區(qū)域稱為不確定區(qū)域,。 但在不確定區(qū)域中,，有時(shí)可通過傳感器與物體間的多重反射進(jìn)行檢測(cè)。
指向特性
將所需的音響能量施加到目標(biāo)物上所必須的無指向性送波器和指向性送波器的音響輸出比稱為指向性增益,。 頻率越高,、振動(dòng)面積越大，指向性越尖銳,，可地發(fā)射聲波。 作為超聲波開關(guān)使用的傳感器部分的指向特性,，在聲壓減半角（半功率角）中為8～30°左右,。 指向特性很大程度還受傳感器喇叭的形狀、振子的振動(dòng)模式等的影響,，所以應(yīng)根據(jù)要檢測(cè)的動(dòng)作區(qū)域,，來決定傳感器部形狀、使用頻率,、振子的種類等,。
[超聲波傳感器]
聲壓減半角（半功率角）
表示指向性的指標(biāo)之一。從振子的中心,，即聲響能級(jí)（聲音的強(qiáng)度）從zui大的角度起,，偏移角度后，衰減到聲響能級(jí)為zui大值的1/2的角度（由于對(duì)稱,，所以實(shí)際為2倍的角度）稱為半功率角,。
邊波瓣
將從振子的中心，即聲響能級(jí)（聲音的強(qiáng)度）為zui大的角度開始偏移角度時(shí)的聲響能級(jí),，用中心開始的長(zhǎng)度表示的圖表來表示其指向性,，但它具有一種特性，即隨著中心開始的角度增加而減少,，隨后再次增加的特性,。 這種特性稱為邊波瓣（side lobe），有時(shí)會(huì)對(duì)周圍物體亂發(fā)射等,，影響檢測(cè)特性,。
振子
一種施加電氣能量后產(chǎn)生超聲波，或?qū)⒊暡ㄕ駝?dòng)能量轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)的元件,，通常,，超聲波開關(guān)多采用壓電現(xiàn)象的鈦酸鋇振子，其形狀有圓板形和圓筒形,。
喇叭
將超聲波向一定方向聚焦發(fā)射或是為了接受超聲波的反射器,，其形狀尺寸決定了傳感器的指向特性。
[超聲波傳感器]
送波
是指在發(fā)振側(cè)連接振子,，向方向發(fā)射的超聲波,，通常用施加在振子上的電壓值或聲壓來表示,。
受波
是指直接接受發(fā)送來的超聲波，或在振子位置接受物體發(fā)出的反射波,，通常用轉(zhuǎn)換后的電壓值或聲壓表示,。
余響
若在振子上，以脈沖形式施加了接近其共振頻率的電氣信號(hào),，則即使電氣信號(hào)消失,，超聲波振動(dòng)也會(huì)機(jī)械性的持續(xù)短時(shí)間的現(xiàn)象稱為余響。在反射型中,，這種余響現(xiàn)象若持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間,，則無法檢測(cè)。
[超聲波傳感器]
F.S.（Full Scale）
表示額定檢測(cè)距離的范圍,，根據(jù)各型號(hào)不同,，值也不同。
直線性
在溫度,、電壓一定的條件下,，將距離和線性輸出的關(guān)系以圖表表示時(shí)，表示相對(duì)于理想直線,，其zui大誤差的比例,。
可檢測(cè)物體的種類與形狀（反射型）
可檢測(cè)物體可分為如下幾類:
（A）平面狀……液體、箱子,、塑料片,、紙、玻璃等,。
（B）圓柱狀……罐,、瓶、人體（人體保護(hù)用途除外）等,。
（C）顆粒體或塊狀……礦物,、巖石、煤炭,、焦炭,、塑料球等
反射效率根據(jù)這些可檢測(cè)物體的形狀而有所差異:
（A）的情況下，反射波回歸zui多,，但受可檢測(cè)物體傾斜的影響會(huì)變大,。
（B）、（C）的情況下,，會(huì)有漫反射,，反射波不一樣，但受傾斜的影響少,。
[超聲波傳感器]
共通注意事項(xiàng) ★各商品的注意事項(xiàng),，請(qǐng)參見各商品的「 請(qǐng)正確使用」
[超聲波傳感器] 警告
[超聲波傳感器] 不能作為沖壓的安全裝置或其他人體保護(hù)用安全裝置使用,。
本產(chǎn)品與安全性無關(guān)，主要用于工件和作業(yè)者的檢測(cè)用途,。
[超聲波傳感器]
安全要點(diǎn)
●配線時(shí)
關(guān)于電源電壓
使用時(shí)請(qǐng)不要超過使用電壓范圍,。
感器上施加了交流電源（AC100V以上），則可能引起破裂或燒毀,。
傳感器上施加了交流電源（AC100V以上）,，則可能引起破裂或燒毀。
關(guān)于負(fù)載短路
請(qǐng)避免使負(fù)載短路,。否則可能引起破裂或燒毀,。
關(guān)于誤布線
請(qǐng)避免對(duì)電源的極性等進(jìn)行錯(cuò)誤布線。否則可能引起破裂或燒毀,。
關(guān)于無負(fù)載的連接
若在無負(fù)載的條件下直接連接電源，則可能引起內(nèi)部元
件破裂或燒毀,，所以請(qǐng)?jiān)谑┘迂?fù)載后進(jìn)行布線,。
●使用環(huán)境
請(qǐng)不要在可燃性爆炸氣體的環(huán)境下使用。
使用注意事項(xiàng)
●安裝時(shí)
傳感器的安裝角度
能級(jí)控制,、距離控制的情況下,，檢測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性將受可檢測(cè)物體的反射面狀態(tài)的影響。
安裝傳感器時(shí),，請(qǐng)使超聲波束與反射面呈直角,。
傳感器周圍的障礙物
請(qǐng)注意避免因超聲波束的擴(kuò)大、或邊波瓣引起的漫反射等而引起誤動(dòng)作,。
對(duì)射型的情況下,，會(huì)因地面的反射產(chǎn)生影響，所以這種情況下,，請(qǐng)?jiān)诘孛嫔险迟N布或海綿等易吸收聲波的材料,，或設(shè)置遮音壁。
關(guān)于設(shè)置
請(qǐng)利用附屬的安裝螺母或本體安裝孔進(jìn)行設(shè)置固定,。（詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見外形尺寸圖）
安裝超聲波式傳感器時(shí),，如用錘子等敲打，將損壞防水功能,。
若未充分固定,，則會(huì)因振動(dòng)等引起破損，或因移動(dòng)而無法進(jìn)行正確檢測(cè),。
關(guān)于環(huán)境
為了維持動(dòng)作的可靠性和長(zhǎng)壽命,，請(qǐng)避免在超過額定的溫度和外部空氣條件下（室外）進(jìn)行使用。
由于超聲波式傳感器將空氣作為傳播媒介,，所以若局部有溫差,，則會(huì)在臨界面發(fā)生反射,、折射，在有風(fēng)的地方則會(huì)使檢測(cè)區(qū)域變化,，引起誤動(dòng)作,。因此，請(qǐng)避免在空氣屏障送風(fēng)機(jī)等場(chǎng)所使用,。
由于空氣噴嘴發(fā)出的噴射聲包含多種頻率成分,，所以影響很大，請(qǐng)不要在這類物體附近使用,。 若在傳感器的表面（送波,、受波部）附有水滴，則會(huì)降低檢測(cè)距離,。
微粉末體及棉等吸音物質(zhì)的情況下,，無法檢測(cè)。（反射型）
●布線時(shí)
若高壓線,、動(dòng)力線和超聲波傳感器的布線在同一配管或槽內(nèi),，則會(huì)引起感應(yīng)，有時(shí)會(huì)造成誤動(dòng)作或破損,，所以請(qǐng)另行布線或單獨(dú)配管后使用,。
●其他
使用市售的開關(guān)調(diào)節(jié)器時(shí)，請(qǐng)將FG（機(jī)架接地端子）及G（接地端子）接地后使用,。