在夏日的夜空裡我們能看到蝙蝠可以自由的飛來飛去，它們為何能在夜空中飛行而不撞到其它物休呢？原因在于蝙蝠能發出20KHZ~100KHz的超聲波并利用超聲波“導航”以判斷飛行中障礙物的位置并能繞開障礙物。而人的耳朵是感覺不到超聲波的，人們能聽到的聲音是由物體振動産生的，頻率在20Hz∽20kHz之内，超過20 KHz的機械波稱為超聲波，低于20Hz的稱為次聲波。因而人類從中受到啟發，制成了超聲波傳感器，來幫助人類完成測距、探傷、遙控等工作。

衛星測控。

一、超聲波運用之一，超聲波位移傳感器

那麼什麼叫超聲波呢？所謂超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，許多動物都能感受到超聲波并發出超聲波，例如上面提到的蝙蝠另外還有海豚以及某些昆蟲。超聲波的特點是具有方向性好、穿透能力強，尤其是在不透明的固體中，可穿通達兒十米厚的深度。而且超聲波能量易于集中，傳播中衰減成很小，反射能力較強，碰到活動物體能産生多普勒效應。說到超聲波效應我想聊一聊什麼是超聲波效應。奧地利物理學家多普勒在1842年首先發現并研究了多普勒效應。在日常生活中， 細心的人會有這樣的感受:站在火車站台上，感覺遠處開來的火車的鳴笛聲比較尖銳，而感覺火車開走時的鳴笛聲則比較低沉，也就是說對于靜止的觀測者，向着觀測者運動的物體發出的聲波頻率會升高，而背離觀測者時發出的聲波頻率會降低，這就是著名的多普勒效應。多普勒效應不僅适用于聲波，也适用于所有類型的波。根據多普勒效應的原理，可以測量運動物體的速度，如火車、衛星的速度和流體的流速等。超聲波不僅具有多普勒效應，還有機械效應、空化效應、化學效應和熱效應。機械效應是指超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散;空化效應是指超聲波作用于液體時可産生大量小氣泡;化學效應是指超聲波可促使發生成加速某些化學反應，例如，純蒸餾水經超聲處理後産生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理後産生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理後會變色成退色等。超聲波的熱效應是指由于超聲波頻豐高，能量大，被介質吸收時能産生明顯的熱量。

超聲波傳感器！

二、今天主要說說壓電式超聲波原理與應用

壓電式超聲波位移傳感器的組成主要由壓電式超聲波發生器和壓電式超聲波接收器兩部分組成。壓電式超聲波發生器也稱發射探頭，是産生并發射超聲波的裝置。它是利用壓電晶體的電緻伸縮現象制成的，即在壓電材料切片上施加交變電壓時，會使它發生電緻伸縮振動，從而産生超聲波。當外加交變電壓的頻率等于壓電晶片的固有頻率時，會産生共振現象，這時壓電式超聲波發生器産生的超聲波最強。除壓電品體外，發射探頭常用的材料還有壓電陶瓷。

另一個壓電式超聲波接收器是利用壓電基體的正壓電效應做成的，也稱接收探頭。當超聲波作用在探頭中的壓電品片上時，使壓電品片發生機械形變而伸縮，則在壓電晶片的兩個面上産生交變電荷。這種電荷被轉換成電壓信号，經放大後送到滿量電路，最後再記錄或顯示出結果。

壓電式超聲波位移傳感器主要性能指标有以下幾個方面

(1)、工作頻率

工作頻率是指壓電晶片的諧振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和壓電晶片的諧振頻率相等時，壓電式超聲波傳感器輸出的能量最大，靈敏度最高。超聲波傳感器的工作額率越高，測距越短，而分辨力越高。壓電式超聲波傳感器常見的工作頻率有30 kHz， 40 kHz，75 kHz、200 kHz和400 kHz。

(2)、工作溫度，工作溫度是指超聲波位移傳感器正常工作時的溫度範圍，其溫度上限應遠低于居裡點溫度。醫療用的超聲探頭溫度比較高，必須采取冷卻降溫措施。

(3)、靈敏度，靈敏度是反映超聲波位移傳感器接收微弱超聲波的能力的參數，單位是分貝(dB),其數值為負，大小主要取決于晶片的材料及制造的工藝。

(4)、方向角，方向角是反映超聲波位移傳感器方向性的參數，其方向角越小，超聲波位移傳感器的方向性越強。

應用超聲波位移傳感器時，有兩種基本類型:反射型即發射探頭和接收探頭分别位于被測物體的同側，可用于測距、測厚、測液位或料位、材料探傷等;透射型即發射探頭和接收探頭分别位于被測物體的兩側，可用于遙控器、防盜報警器、自動門、接近開關等。廠注意:超聲波的諧振頻率在接收和發射時是不同的，因而發射探頭和接收探頭不能混用。而且以空氣為傳導介質的超聲波發射器和接收器的結構也略有不同，發射器中的壓電晶片上粘貼了一隻錐形共振盤(可提高發射效率和增強方向性)，接收器中增加了-隻阻抗匹配器(可提高接收效率)。

超聲波探測！

三、應用舉列超聲波測距

超聲波發射出去後，遇到物體後會被反射回來，可以測得超聲波從發射到接收的時間為t,然後利用公式s=u/2,計算出超聲波發射處至物體的距離，其中v為超聲波在空氣中的傳播速度(340 m/s)。超聲波測距計的工作原理框圖如圖514 所示。振蕩器産生振蕩頻率大約為40 kHz的信号，經功放放大後加到超聲波位移傳感器的發射探頭，發射探頭發射出超聲波。超聲波遇到被物體後形成反射波，被超聲波的接收探頭接收，接收探頭再把振動波轉變成電信号，送到前置放大器、檢波電路處理，再經平方放大、輸出處理後送到顯示電路顯示，完成測距任務。

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