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超聲波傳感器工作原理及應用說明

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超聲波傳感器

發(fā)出的鳴叫聲通常在23千赫茲和40千赫茲之間，遠遠高于人類聽力的通?？陕牭降?0千赫茲范圍，因此被稱為超聲波。利用這種鳴叫聲，他們可以測量聲音從一個物體上反彈的時間。這是基于蝙蝠用來尋找獵物的回聲定位的基本原理。由于室溫下空氣中的聲速是每秒343米，這個時間可以很容易轉(zhuǎn)換為距離，記住，超聲波鳴叫既要傳到被感應的物體，也要傳出被感應的物體。
距離（米）=（經(jīng)過的時間[秒]*343[米/秒]）/2
該公式中的單位可以改變，以適應特定應用的需要，但該公式的簡單性顯示了超聲波傳感器相對簡單的操作。
超聲波傳感器是如何工作的？
從理論到現(xiàn)實，一個超聲波傳感器需要兩個部分，即一個發(fā)射器和一個接收器。在最標準的配置中，這些部件被并排放置，并盡可能地靠近。當接收器靠近發(fā)射器時，聲音從發(fā)射器到被檢測物體再回到接收器的過程中會有更多的直線傳播，從而使測量結(jié)果的誤差更小。還有一些超聲波收發(fā)器，其發(fā)射器和接收器的功能被集成到一個單元中，在物理上盡可能地減少誤差，同時也大大減少了PCB的占地面積。
超聲波傳感器的優(yōu)勢和劣勢
與任何技術(shù)一樣，超聲波傳感器在某些情況下或應用中的使用效果比其他技術(shù)更好。他們的一些優(yōu)勢包括以下幾點：
●超聲波傳感器不受被檢測物體顏色的影響，包括半透明或透明物體，如水或玻璃。
●它們的最小和最大范圍相當靈活，大多數(shù)超聲波傳感器能夠探測到近至幾厘米，遠至約五米的范圍。特別配置的模塊甚至可以測量到近20米。
●經(jīng)過數(shù)十年的使用，這項成熟的技術(shù)非?？煽浚⑶业玫搅撕芎玫睦斫?，產(chǎn)生了一致的結(jié)果。
●超聲波傳感器提供相對精確的測量，通常在1%以內(nèi)，如果需要的話，精度甚至更高。
●它們每秒可以進行多次測量，產(chǎn)生快速刷新率。
●由于不需要稀有材料，它們通常相當便宜。
●超聲波傳感器可以抵抗電噪聲環(huán)境以及大多數(shù)聲學噪聲，特別是在使用配備有編碼鳴叫的模塊時。
雖然是一種通用技術(shù)，但超聲波傳感器由于有幾個局限性，在做出最終的傳感器選擇之前要考慮：
●由于聲速與溫度和濕度有關(guān)，環(huán)境條件可能會改變測量的精度。
●雖然檢測區(qū)是三維的，但超聲波傳感器只能檢測到離檢測器一定距離的東西，不能反饋物體在感應區(qū)的位置，也不能提供任何特征，如形狀或顏色。
●雖然它們的外形尺寸相對較小，可以毫無顧慮地集成到汽車或工業(yè)應用中，但超聲波傳感器對于非常小的嵌入式項目來說可能太大。
●像任何傳感器一樣，它們可能變臟、變濕或被凍住，這將導致它們不穩(wěn)定或無法工作。
●由于它們對聲音的依賴，而聲音又依賴于某種介質(zhì)，所以超聲波傳感器在真空中無法工作。
超聲波傳感器通常用在哪里？
兩種最常見的超聲波傳感器應用中的第一種是液位感應，因為它們可以檢測任何顏色或不透明的液體，但也是非接觸式的。第二種是一般的物體檢測，因為它們成本低且簡單。具體的物體檢測應用包括車輛的防撞檢測、人員檢測、存在檢測、箱子分類、叉車的托盤檢測、飲料灌裝機的瓶子計數(shù)等等。