超声波传感器是一种基于超声波技术的传感器,利用超声波的特性进行测量和检测。它具有非接触、高精度、快速响应和广泛适用性等优点,在工业、医疗、汽车、机器人等领域得到广泛应用。其通过发射超声波脉冲并接收其反射信号来测量目标物体的距离。它利用超声波在空气或其他介质中的传播速度和反射特性,通过计算发射和接收之间的时间差来确定目标物体的距离。
超声波传感器在各个领域都有广泛的应用。在工业领域,它可以用于测量物体的距离、检测物体的位置和形状、监测液位和流量等。在医疗领域,超声波传感器被广泛应用于超声影像、医学诊断和手术导航等方面。此外,还可以用于汽车的倒车雷达、机器人的障碍物检测和物体识别等应用。
1、压电晶片:这是超声波传感器的核心部件,通常由压电材料制成,如压电陶瓷或压电晶体。当电压作用于压电晶片时,它会随电压和频率的变化产生机械变形,从而发射出超声波。相反,当超声波作用到压电晶片上时,会引起晶片伸缩,在晶片两个表面上产生极性相反的电荷,这些电荷可以被转换成电压信号。
2、吸收块(阻尼块):吸收块位于压电晶片的下方,用于降低压电晶片的机械品质,吸收超声波的能量,以减少能量的损失并提高传感器的效率。
3、保护膜:为了避免传感器与被测件直接接触而磨损压电晶片,通常会在压电晶片下粘合一层保护膜。
4、外壳:外壳用于封装和保护内部结构,确保传感器的稳定性和耐用性。对于室外用途的超声波传感器,外壳还需要具有良好的密封性,以防止露水、雨水和灰尘的侵入。
5、共振板:在某些设计中,超声波传感器还包括一个共振板,它与压电晶片一起工作,当外加脉冲信号的频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片会发生共振,并带动共振板振动,从而产生超声波。
6、双压电晶片元件:在一些高级设计中,超声波传感器可能采用双压电晶片元件,这种设计可以更有效地发射和接收超声波,提高传感器的性能和灵敏度。