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     德國(guó)BALLUFF巴魯夫超聲波傳感器碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)

BALLUFF超聲波傳感器是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其它能量信號(hào)（通常是電信號(hào)）的傳感器。超聲波是振動(dòng)頻率高于20kHz的機(jī)械波,。它具有頻率高、波長(zhǎng)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(diǎn),。超聲波對(duì)液體,、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中,。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射回波,，碰到活動(dòng)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(guó)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(cè)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(gè)探頭發(fā)射,、一個(gè)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(gè)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(shí),，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(diǎn)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(zhǎng)時(shí)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(dú)的制冷設(shè)備。

靈敏度

主要取決于制造晶片本身,。機(jī)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(cè)的范圍

超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)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(shuō)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(diǎn)是：對(duì)受檢者無(wú)痛苦,、無(wú)損害、方法簡(jiǎn)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(lái)看看其中有代表性的一種所謂的A型方法,。這個(gè)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(shí)，在該界面就產(chǎn)生反射回聲,。每遇到一個(gè)反射面時(shí),，回聲在示波器的屏幕上顯示出來(lái)，而兩個(gè)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(duì)金屬的無(wú)損探傷和超聲波測(cè)厚兩種。過(guò)去,，許多技術(shù)因?yàn)闊o(wú)法探測(cè)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(wú)聲息”地探測(cè)人們所需要的信號(hào),。在未來(lái)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(lái),，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(duì)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(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè),、國(guó)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(cè),，機(jī)器人防撞,，各種超聲波接近開(kāi)關(guān)，以及防盜報(bào)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(duì)集裝箱狀態(tài)進(jìn)行探測(cè),。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(shí)，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(cè)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(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測(cè)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(jī)、噪音環(huán)境,、溫度極劇烈變化環(huán)境等進(jìn)行探測(cè),。 [1] 

四、BALLUFF超聲波傳感器可用于探測(cè)液位,、探測(cè)透明物體和材料,，控制張力以及測(cè)量距離，主要為包裝,、制瓶,、物料搬檢驗(yàn)煤的設(shè)備運(yùn)、塑料加工以及汽車(chē)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(cè)缺陷、確定有無(wú)以及其它方面,。

使用BALLUFF超聲波傳感器技術(shù)防止踩錯(cuò)踏板

日產(chǎn)汽車(chē)開(kāi)發(fā)出了防止在要踩剎車(chē)時(shí)誤踩成油門(mén)而使車(chē)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(chē)場(chǎng)上停車(chē)”的情況時(shí)，如果駕駛員踩成了油門(mén)就會(huì)強(qiáng)制剎車(chē),。該技術(shù)預(yù)定在2～3年內(nèi)實(shí)用化,。BALLUFF超聲波傳感器技術(shù)就是為了防止在停車(chē)場(chǎng)停車(chē)時(shí)踩錯(cuò)剎車(chē)和油門(mén)造成事故而開(kāi)發(fā)的。

該技術(shù)是使用在車(chē)輛前后左右各配備一個(gè)的四個(gè)攝像頭和前保險(xiǎn)杠,、后保險(xiǎn)杠各配備四個(gè)共八個(gè)BALLUFF超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)的,。4個(gè)攝像頭沿用顯示車(chē)輛周?chē)╊跋竦摹碍h(huán)視顯示器”的攝像頭。利用攝像頭識(shí)別出白線等以推斷汽車(chē)位于停車(chē)場(chǎng),，利用BALLUFF超聲波傳感器測(cè)量出汽車(chē)與周?chē)系K物之間的距離來(lái)確定剎車(chē)時(shí)機(jī),。

防止因踩錯(cuò)剎車(chē)和油門(mén)而造成事故分兩步實(shí)施。當(dāng)駕駛員在停車(chē)場(chǎng)想停車(chē)時(shí),，如果踩成了油門(mén),，則首先將車(chē)速減至蠕滑速度，用儀表板的圖標(biāo)來(lái)提示危險(xiǎn),，并響起警報(bào)聲,。如果駕駛員仍繼續(xù)踩油門(mén)而即將撞上墻壁等物體時(shí)，則強(qiáng)制剎車(chē),。剎車(chē)時(shí)機(jī)為保證汽車(chē)在與障礙物相距20～30cm左右時(shí)可以停下來(lái),。

若對(duì)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(zhǎng)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(jìn)行放大,。 BALLUFF超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車(chē),，其原理是利用探測(cè)倒車(chē)路徑上或附近存在的任何障礙物，并及時(shí)發(fā)出警告,。所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)提供聲光并茂的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)警告,，其警告表示是探測(cè)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(chē)還是開(kāi)車(chē),，借助倒車(chē)障礙報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，駕駛員心理壓力就會(huì)減少,，并可以游刃有余地采取必要的動(dòng)作,。