倍加福超聲波傳感器產(chǎn)生反射形成及反射成回波

倍加福超聲波傳感器產(chǎn)生反射形成及反射成回波

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超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其它能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波是振動(dòng)頻率高于20kHz的機械波。它具有頻率高、波長(cháng)短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線(xiàn)而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、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(zhù)反射形成反射回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應。P+F超聲波傳感器廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫學(xué)等方面。

常用的P+F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。它有許多不同的結構，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，我們使用前必須預先了解它的性能。P+F超聲波傳感器的主要性能指標包括：

工作頻率

工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當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(cháng)時(shí)間地工作而不失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。

靈敏度

主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

指向性

超聲波傳感器探測的范圍

超聲波傳感技術(shù)應用在生產(chǎn)實(shí)踐的不同方面，而醫學(xué)應用是其最主要的應用之一，下面以醫學(xué)為例子說(shuō)明超聲波傳感技術(shù)的應用。超聲波在醫學(xué)上的應用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫學(xué)中的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對受檢者無(wú)痛苦、無(wú)損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、診斷的準確率高等。因而推廣容易，受到醫務(wù)工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的醫學(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，超聲波的典型應用是對金屬的無(wú)損探傷和超聲波測厚兩種。過(guò)去，許多技術(shù)因為無(wú)法探測到物體組織內部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現改變了這種狀況。當然更多的P+F超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無(wú)聲息"地探測人們所需要的信號。在未來(lái)的應用中，超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結合起來(lái)，將出現更多的智能化、高靈敏度的P+F超聲波傳感器。

超聲波距離傳感器技術(shù)應用

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(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)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。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫學(xué)等方面。

超聲波距離傳感器可以廣泛應用在物位（液位）監測，機器人防撞，各種超聲波接近開(kāi)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。

具體應用

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使用P+F超聲波傳感器技術(shù)防止踩錯踏板

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P+F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 )強制剎車(chē)。該技術(shù)預定在2～3年內實(shí)用化。P+F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)攝像頭和前保險杠、后保險杠各配備四個(gè)共八個(gè)P+F超聲波傳感器實(shí)現的。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。利用攝像頭識別出白線(xiàn)等以推斷汽車(chē)位于停車(chē)場(chǎng)，利用P+F超聲波傳感器測量出汽車(chē)與周?chē)系K物之間的距離來(lái)確定剎車(chē)時(shí)機。

防止因踩錯剎車(chē)和油門(mén)而造成事故分兩步實(shí)施。當駕駛員在停車(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，用儀表板的圖標來(lái)提示危險，并響起警報聲。如果駕駛員仍繼續踩油門(mén)而即將撞上墻壁等物體時(shí)，則強制剎車(chē)。剎車(chē)時(shí)機為保證汽車(chē)在與障礙物相距20～30cm左右時(shí)可以停下來(lái)。

若對發(fā)送傳感器內諧振頻率為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所加高頻電壓極性伸長(cháng)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的原理，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應變，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。 P+F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。所設計的檢測系統可以同時(shí)提供聲光并茂的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)警告，其警告表示是探測到了在盲區內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)障礙報警檢測系統，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。