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     德國BALLUFF巴魯夫超聲波傳感器應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的不同方面

BALLUFF超聲波傳感器是將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其它能量信號（通常是電信號）的傳感器,。超聲波是振動頻率高于20kHz的機械波。它具有頻率高,、波長短,、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好,、能夠成為射線而定向傳播等特點,。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中,。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波,，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng),。BALLUFF超聲波傳感器廣泛應(yīng)用在工業(yè),、國防,、生物醫(yī)學(xué)等方面。

常用的BALLUFF超聲波傳感器由壓電晶片組成,，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波,。小功率超聲探頭多作探測作用,。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）,、斜探頭（橫波）,、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）,、雙探頭（一個探頭發(fā)射,、一個探頭接收）等。

超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片,。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種,。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同,，因此每個探頭的性能是不同的,，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能,。BALLUFF超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：

工作頻率

工作頻率就是壓電晶片的共振頻率,。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大,，靈敏度也最高。

工作溫度

由于壓電材料的居里點一般比較高,，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小,，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效,。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高,，需要單獨的制冷設(shè)備。

靈敏度

主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大,，靈敏度高,；反之，靈敏度低,。

指向性

BALLUFF超聲波傳感器探測的范圍

超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的不同方面,，而醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其最主要的應(yīng)用之一,，下面以醫(yī)學(xué)為例子說明超聲波傳感技術(shù)的應(yīng)用,。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中的診斷方法,。超聲波診斷的優(yōu)點是：對受檢者無痛苦,、無損害,、方法簡便,、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等,。因而推廣容易,，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎,。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學(xué)原理,，我們來看看其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個方法是利用超聲波的反射,。當(dāng)超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面時,，在該界面就產(chǎn)生反射回聲,。每遇到一個反射面時,，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低,。

在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種,。過去,，許多技術(shù)因為無法探測到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況,。當(dāng)然更多的BALLUFF超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上,，“悄無聲息”地探測人們所需要的信號。在未來的應(yīng)用中,，超聲波將與信息技術(shù),、新材料技術(shù)結(jié)合起來，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的BALLUFF超聲波傳感器,。

超聲波距離傳感器技術(shù)應(yīng)用

超聲波對液體,、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在不透明的固體中,，它可穿透幾十米的深度,。

超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè),、國防,、生物醫(yī)學(xué)等方面,。

超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測,，機器人防撞，各種超聲波接近開關(guān),，以及防盜報警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠,，安裝方便,， 防水型，發(fā)射夾角較小,，靈敏度高,，方便與工業(yè)顯示儀表連接，也提供發(fā)射夾角較大的探頭,。

具體應(yīng)用

一,、BALLUFF超聲波傳感器可以對集裝箱狀態(tài)進行探測。將BALLUFF超聲波傳感器安裝在塑料熔體罐或塑料粒料室頂部,，向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時，就可以據(jù)此分析集裝箱的狀態(tài),，如滿,、空或半滿等。

二,、BALLUFF超聲波傳感器可用于檢測透明物體,、液體、任何表粗糙,、光滑,、光的密致材料和不規(guī)則物體。但不適用于室外、酷熱環(huán)境或壓力罐以及泡沫物體,。

三,、BALLUFF超聲波傳感器可以應(yīng)用于食品加工廠，實現(xiàn)塑料包裝檢測的閉環(huán)控制系統(tǒng),。配合新的技術(shù)可在潮濕環(huán)如洗瓶機、噪音環(huán)境,、溫度極劇烈變化環(huán)境等進行探測,。 [1] 

四、BALLUFF超聲波傳感器可用于探測液位,、探測透明物體和材料,，控制張力以及測量距離，主要為包裝,、制瓶,、物料搬檢驗煤的設(shè)備運、塑料加工以及汽車行業(yè)等,。BALLUFF超聲波傳感器可用于流程監(jiān)控以提高產(chǎn)品質(zhì)量,、檢測缺陷、確定有無以及其它方面,。

使用BALLUFF超聲波傳感器技術(shù)防止踩錯踏板

日產(chǎn)汽車開發(fā)出了防止在要踩剎車時誤踩成油門而使車輛加速的功能,，使用攝像頭和BALLUFF超聲波傳感器推斷出“要在停車場上停車”的情況時，如果駕駛員踩成了油門就會強制剎車,。該技術(shù)預(yù)定在2～3年內(nèi)實用化,。BALLUFF超聲波傳感器技術(shù)就是為了防止在停車場停車時踩錯剎車和油門造成事故而開發(fā)的,。

該技術(shù)是使用在車輛前后左右各配備一個的四個攝像頭和前保險杠,、后保險杠各配備四個共八個BALLUFF超聲波傳感器實現(xiàn)的。4個攝像頭沿用顯示車輛周圍俯瞰影像的“環(huán)視顯示器”的攝像頭,。利用攝像頭識別出白線等以推斷汽車位于停車場,，利用BALLUFF超聲波傳感器測量出汽車與周圍障礙物之間的距離來確定剎車時機,。

防止因踩錯剎車和油門而造成事故分兩步實施,。當(dāng)駕駛員在停車場想停車時，如果踩成了油門,，則首先將車速減至蠕滑速度,，用儀表板的圖標(biāo)來提示危險,，并響起警報聲,。如果駕駛員仍繼續(xù)踩油門而即將撞上墻壁等物體時,，則強制剎車。剎車時機為保證汽車在與障礙物相距20～30cm左右時可以停下來,。

若對發(fā)送傳感器內(nèi)諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓，則壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長與縮短,，于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波,，其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調(diào)制)，并傳給波接收器,。接收器是利用壓力傳感器所采用的壓電效應(yīng)的原理,，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應(yīng)變,，則產(chǎn)生一面為“+ ”極,，另一面為“-”極的40KHz正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小,，故必須進行放大。 BALLUFF超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車,，其原理是利用探測倒車路徑上或附近存在的任何障礙物,，并及時發(fā)出警告。所設(shè)計的檢測系統(tǒng)可以同時提供聲光并茂的聽覺和視覺警告,，其警告表示是探測到了在盲區(qū)內(nèi)障礙物的距離和方向,。這樣，在狹窄的地方不管是泊車還是開車,，借助倒車障礙報警檢測系統(tǒng),，駕駛員心理壓力就會減少,，并可以游刃有余地采取必要的動作,。