什么是超声波传感器？超声波传感器的工作原理

要长高 2022-05-25 17073

描述

　　由于其坚固性和低成本，超声波传感器作为一项先进且众所周知的技术被广泛应用于各种消费和工业领域。为产品添加测量距离或检测功能时，超声波传感器是理想的选择。此外，它在硬件升级和软件适配方面具有更广泛的适用性和更高的可靠性。

　　Ⅰ 什么是超声波传感器？

　　超声波传感器是一种电子设备，它发射超声波并将反射声转换为电信号，以确定目标物品的距离。超声波比可听见的声音（即人类可以听到的声音）传播得更快。使用压电晶体产生声音的发射器和在声音往返于目标后遇到声音的接收器是超声波传感器的两个主要组件。

　　超声波传感器主要用作接近传感器。它们可以在汽车的自动泊车技术和防撞安全系统中找到。除了机器人障碍物检测系统外，超声波传感器还用于制造技术。与接近检测应用中的红外（IR）传感器相比，超声波传感器更不易受到烟雾、气体和其他空气传播颗粒的干扰（尽管物理组件仍会受到热量等变量的影响）。

　　超声波传感器还用作密闭容器中的液位传感器，以检测、监控和管理液位，例如化工厂中的大桶。最值得注意的是，超声波技术使医学界能够创建内部器官的图像、发现恶性肿瘤并监控子宫内新生儿的健康。

　　二、超声波传感器的工作原理

　　超声波传感器通过以高于人类听觉范围的频率发射声波来工作。为了接收和发送超声波，传感器的换能器起到麦克风的作用。与许多其他传感器一样，我们的超声波传感器使用单个传感器发送脉冲并接收回波。传感器通过测量发送和接收超声波脉冲之间经过的时间来计算到目标的距离。该模块的操作很简单。它发出一个 40kHz 的超声波脉冲，在空气中传播，如果遇到障碍物或物体，会反弹回传感器。距离可以通过将传播时间乘以声速来估算。

　　超声波传感器是检测透明物体的绝佳解决方案。例如，由于目标半透明，使用红外传感器的应用程序难以应对这种用于液位测量的特殊用例。

　　超声波传感器检测与颜色、表面或材料无关的物体以进行存在检测（除非材料像羊毛一样非常柔软，因为它会吸收声音。）

　　超声波传感器是一种值得信赖的解决方案，用于检测光学方法可能失败的半透明物体和其他物体。

　　Ⅲ 超声波传感器一般应用在哪些地方？

　　液位传感是两种最常见的超声波传感器应用中的第一种，因为它们可以检测任何色调或不透明度的液体，同时保持非接触式。第二个是通用对象检测，它的优势在于其低成本和简单性。车辆防碰撞检测、人员识别、存在检测、箱子分拣、叉车托盘检测、饮料灌装机上的瓶子计数以及许多其他应用都是对象检测应用的示例。

　　四、超声波传感器的优缺点

　　4.1 超声波传感器的优势

　　1.不受物体颜色或透明度的影响

　　因为超声波传感器将声音反射出物品，所以物体的颜色或透明度不会影响传感器的读数。

　　2.可以在弱光条件下使用吗？

　　与使用光或摄像头的接近传感器不同，深色设置对超声波传感器的检测能力影响不大。

　　3.不受灰尘、污物或高湿度水平的影响

　　尽管许多传感器在这些情况下表现良好，但其他传感器会产生不准确的读数，特别是在大量灰尘或水积聚的极端条件下。

　　4.某些应用中的高精度

　　在测量平行表面之间的厚度和距离时，超声波传感器具有很高的精度。

　　5.渗透

　　超声波传感器的高灵敏度和穿透能力使其更容易检测到外部环境以及深处的物体。

　　6 、抗环境干扰强：

　　它非常耐环境影响，可用于任何照明环境。在各种照明设置（包括室内、室外和复杂的环境光）中具有可靠的性能。由于超声波传感器不受烟雾或黑物质的影响，可以检测光线、烟雾、灰尘、颜色、材料等，因此在各种应用中都优于红外传感器。

　　7 、应用范围广：

　　超声波传感器可用于多种应用，例如水位检测、无人机应用、自动避障应用、距离检测应用等。

　　8.多用途：

　　检测有无、检测水平、检测位置、检测距离等。它可以满足大多数非接触式检测应用的需求。

　　4.2 超声波传感器的缺点

　　• 无法在真空中工作。

　　由于超声波传感器依靠声音来发挥作用，因此它们根本无法在真空中发挥作用，因为没有空气可以传播声音。

　　• 不适合在水下使用

　　• 软材料将对传感精度产生影响。包裹在柔软织物中的物体会吸收更多的声波，使传感器难以看到目标。

　　• 5-10 摄氏度或更高的温度变化会影响传感器的精度。

　　然而，许多制造商的设备现在都包含温度校正功能，这些传感器可以在开始或每次读取范围之前根据温度、电压等的任何变化进行校准。

　　• 小物体很难反射声波。物体可能太小，无法将足够的声波反射到要检测的传感器。

　　• 难以捕捉某些形状的反射波。

　　Ⅴ 超声波传感器的局限性

　　超声波传感器（例如 HC-SR04）可以测量长达 400 厘米的距离，公差为 3 毫米。但是，如果目标物体的放置方式使得超声波信号被偏转而不是被超声波传感器反射，则测量的距离可能是错误的。在某些情况下，目标物体太小，反射的超声波信号不足以识别它，无法准确确定距离。

　　此外，织物和地毯等东西可以吸收听觉冲动。如果信号在目标物的末端被吸收，则无法被传感器反射，因此无法记录距离。

　　超声波传感器的高灵敏度使其高效，但也可能出现问题。例如，超声波传感器可以识别来自被空调系统干扰的电波和来自吊扇的脉冲的虚假信号。

　　超声波传感器可以检测其范围内的物品，但无法区分不同形式和尺寸的物品。然而，通过使用两个传感器而不是简单的一个，这个限制可以被规避。两个传感器可以彼此相距一定距离或彼此相邻安装。通过检查重叠的阴影区域可以确定目标项目的形状和大小。

　　Ⅵ 关于超声波传感器的常见问题

　　超声波传感器有几种类型？

　　四种类型。超声波传感器共有四种类型，按频率和形状分类：防滴型、高频型和开放结构型（引线型和贴片型）。

　　哪种超声波传感器最好？

　　首先，5 件超声波传感器模块套件 HC-SR04 距离传感器，带 3 件安装支架，兼容 Arduino UNO Mega R3 Mega2560 Duemilanove Nano Rapsberry Pi 3 Robot XBee ZigBee。第二，防水超声波模块 JSN-SR04T Arduino 防水集成测距传感器。

　　我们如何保护超声波传感器免受水的影响？

　　扬声器格栅布、金属丝网和开孔泡沫是为您的应用隐藏超声波传感器的方法。为了正确操作，在尝试隐藏传感器时必须考虑湿度、温度和回声。

　　超声波传感器会相互干扰吗？

　　当多个传感器在相同的一般空间中运行时，基本超声波传感器将在报告的范围内产生干扰。由于传感器不同步，传感器的范围将以稍微不同的间隔进行。对于大多数应用，这些频率漂移会导致传感器之间的干扰。

　　超声波传感器的准确度如何？

　　更精确的超声波传感器在完美控制的条件下可以达到0.1-0.2%的检测范围，大多数好的超声波传感器一般可以达到1%到3%的精度。

　　超声波传感器能工作多远？

　　超声波传感器适用于最远十米的近距离检测，每秒可提供多个范围测量。

　　超声波传感器的原理是什么？

　　概要及检测原理。顾名思义，超声波传感器使用超声波测量距离。传感器头发射超声波并接收从目标反射回来的波。超声波传感器通过测量发射和接收之间的时间来测量到目标的距离。

　　超声波传感器的范围是多少？

　　超声波传感器适用于最远十米的近距离检测，每秒可提供多个范围测量。

　　超声波烟雾探测器有哪些优点？

　　超声波传感器适用于最远十米的近距离检测，每秒可提供多个范围测量。低功耗——可以由电池供电，价格低廉。它可以在许多环境条件下运行——超声波传感器在充满烟雾的环境中工作，而其他传感器会出现故障。

　　什么是物联网中的超声波传感器？

　　物联网超声波传感器专为固体和液体物体的非接触式检测而设计。这些传感器用于各种功能，从监测水箱中的水位到流体识别/浓度，再到检测物体接近度。

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