早在18世紀(jì)，意大利傳教士兼生物學(xué)家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)蝙蝠靠一種人類聽不到的尖叫聲（即超聲）來確定障礙物。蝙蝠發(fā)出超聲波后，靠返回的回波來確定物體距離、大小、形狀和運(yùn)動(dòng)方式。

自19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之后，人們找到了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法，從此便迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史篇章。1922年，超聲波的定義首次被提出，超聲波成為一個(gè)全新的概念，德國(guó)亦出現(xiàn)首例超聲波治療的發(fā)明專利。

超聲波在被發(fā)現(xiàn)后開始在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，20世紀(jì)開始，超聲波傳感器便廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，發(fā)展至今也成為了工業(yè)傳感器中重要的一大類。本期小明就帶大家簡(jiǎn)明扼要地了解超聲波傳感器是什么？在工業(yè)生產(chǎn)中怎么使用？

什么是超聲波傳感器？

超聲波傳感器是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他能量信號(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)；廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。

超聲波傳感器工作原理

超聲波傳感器的基本操作類似于蝙蝠在飛行中使用回聲定位來尋找昆蟲的方式。發(fā)射器發(fā)射出短促的高頻聲波，稱為“啁啾”，其頻率在 23 kHz 和 40 kHz 之間。當(dāng)這個(gè)聲音脈沖擊中一個(gè)物體時(shí)，一些聲波被反射回接收器。通過測(cè)量傳感器發(fā)出和收到超聲波信號(hào)的時(shí)間間隔，可以用以下公式計(jì)算出與物體的距離。

d=0.5*t*c

其中：

d = 距離（米）

t = 發(fā)送和接收時(shí)間間隔（秒）。

c = 音速（每秒 343 米）。

最簡(jiǎn)單的超聲波傳感器配置成發(fā)射器和接收器相鄰形式。這種安排最大限度地提高了從發(fā)射器沿直線傳播的聲音量，同時(shí)以直線方式反射到接收器，從而有助于減少測(cè)量誤差。

超聲波傳感器的典型應(yīng)用

一、液位檢測(cè)

液位傳感是最常見的超聲波傳感器應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢詸z測(cè)任何色調(diào)或不透明度的液體；另外非接觸式的檢測(cè)方式，由于不接觸液體，在檢測(cè)揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)也不會(huì)有安全問題困擾。

二、單雙張檢測(cè)

超聲波技術(shù)的單雙張檢測(cè)傳感器，主要用于檢測(cè)被檢物體的單張通過和雙張及多張報(bào)警功能，不受被檢物體的振動(dòng)、材質(zhì)、顏色的限制，廣泛應(yīng)用于紙張印刷機(jī)、裝配機(jī)、折頁(yè)機(jī)、包裝機(jī)械、太陽(yáng)能電池、硅片制造業(yè)、貼標(biāo)簽、PCB制造業(yè)等等。

三、通用對(duì)象檢測(cè)

其它的是通用對(duì)象檢測(cè)，它的優(yōu)勢(shì)在于其高性價(jià)比和簡(jiǎn)單性。廣泛應(yīng)用于車輛防碰撞檢測(cè)、人員識(shí)別、存在檢測(cè)、箱子分揀、叉車托盤檢測(cè)、飲料灌裝機(jī)上的瓶子計(jì)數(shù)以及生產(chǎn)線上的物體計(jì)數(shù)等。

明治的超聲波傳感器產(chǎn)品

Uitrasonic Sensors

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