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超聲波傳感器的材質(zhì)及特點
點擊次數(shù)：1697 發(fā)布時間：2016-2-29
超聲波傳感器的材質(zhì)及特點
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,。
超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩,，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱和振蕩（縱波）。在產(chǎn)業(yè)中應(yīng)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(xiàn)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,，制成各種超聲丈量儀器及裝置,，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應(yīng)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(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波,，同時它接收到超聲波時，也能轉(zhuǎn)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。這里僅先容小型超聲波傳感器,，其結(jié)構(gòu)如圖1所示,，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、遠控,、防盜等用途,。該種有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示發(fā)送,，R表示接收,，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸,，以毫米計）,。另有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型），其外型如圖2,。它的特點是具有防水作用（但不能放進水中）,，可以作料位及接近開關(guān)用，它的性能較好,。T/R40系列及MA40EI的特性如表1及表2所示,。超聲波應(yīng)用有三種基本類型，如圖3所示,，透射型用于遠控器,，防盜報警器、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。
超聲波傳感器的應(yīng)用：
1,、遠控開關(guān) 超聲波遠控開關(guān)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,遠控間隔約10米.遠控器的發(fā)送電路如圖4所示,這是由555時基電路組成的振蕩器,調(diào)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,，接收電路如圖5所示,。電源由220V經(jīng)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(diào)試時也應(yīng)留意）。信號由超聲波接收器接收,，經(jīng)Q1,、Q2放大（L、C諧振槽路調(diào)諧在40KHZ）,。放大后的信號往觸發(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(guān),，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(jīng)BG1、BG2放大,，經(jīng)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(guān),。圖7為液位控制器電路,。A點與上圖A點相連接。當液位低于設(shè)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(zhuǎn),，輸出高電平,。BG導通，J吸合,，可通過電磁閥將輸液開關(guān)封閉,，以達到控制的目的（高位控制）。