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超聲波傳感器是利用超聲波技術(shù)研發(fā)的一種傳感器，超聲波傳感器的主要組成部件是既可以發(fā)射聲波又可以接受聲波的壓電晶片。用作探測的超聲波傳感器具有不同的結(jié)構(gòu)，可分為直探頭、雙探頭、斜探頭等。構(gòu)成壓電晶片的材料、厚度也各不相同。
超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射器發(fā)射聲波，當(dāng)聲波遇到障礙物時返回，通過聲波的傳導(dǎo)速度和返回的時間計算出發(fā)射器距障礙物的距離，這就是時間差測距法。超聲波也是一種聲波，其傳播速度與溫度、壓強等因素有關(guān)，但在溫度變化不大的時候可以忽略溫度的影響。如果對測距的要求較高，應(yīng)當(dāng)采用溫度補償?shù)姆椒ㄟM行校正。
超聲波傳感器的硬件組成
超聲波傳感器的硬件組成如圖所示。超聲波發(fā)送電路由晶體管,電阻,T/R40-16 壓電陶瓷超聲波傳感器和變壓器組成。由相關(guān)資料可知,頻率為40kHz左右的超聲波在空氣中的傳播效率最佳。其工作原理如下:
剛開始工作時,單片機通過軟件編程初始化端口,使引腳RA2為低電平,此時超聲波發(fā)射電路不工作。系統(tǒng)初始化完畢,單片機通過軟件控制RA2引腳輸出高電平使晶體管集電極變?yōu)榈碗娖?然后變壓器把這個電壓升高,加載到超聲波傳感器T40的兩端,產(chǎn)生超聲波。若在有效測距方位內(nèi)有被測物的話, 則在后一路超聲波發(fā)送出之前應(yīng)當(dāng)接收到前一路發(fā)出的回波,否則認(rèn)為前面沒有障礙物。系統(tǒng)最大的測量距離范圍為9.99m,所以脈沖間隔時間為t=2s/v=2×9.99m/340 m/s=59 ms。超聲波電路由超聲波接收傳感器和一個三級放大,濾波電路組成,圖4-6所示為超聲波接收電路。其工作原理如下:由于在距離比較遠(yuǎn)的情況下,超聲波的回波會變得很弱,因此超聲波接收傳感器轉(zhuǎn)換為電信號的幅值也較小,所以要經(jīng)過信號的放大。當(dāng)超聲波接收傳感器接收到超聲波信號后,經(jīng)過一個三級放大電路,R40引腳由低電平變?yōu)楦唠娖?單片機停止計數(shù),計算距離。
超聲波傳感器主要有哪幾種類型？
超聲波傳感器是一種常用的測距設(shè)備，根據(jù)其工作原理和應(yīng)用場景，可以分為以下幾種類型：
1. 超聲波測距模塊：這是最常見的超聲波傳感器類型。通常由超聲波發(fā)射器和接收器組成，可以測量物體與傳感器之間的距離。超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波脈沖，然后接收器接收并測量脈沖的回程時間，從而計算出距離。
2. 超聲波動態(tài)測距模塊：與普通的超聲波測距模塊相比，超聲波動態(tài)測距模塊可以提供更高的測距精度和快速測量速度。它適用于需要頻繁測量或快速移動目標(biāo)的應(yīng)用。
3. 聲吶傳感器：聲吶傳感器主要應(yīng)用于水下測距和避障。它利用聲波在水中傳播的特性，通過發(fā)送超聲波信號并接收其回波，來測量水下目標(biāo)的距離和位置。
4. 聲納傳感器：聲納傳感器主要應(yīng)用于聲納定位和水下導(dǎo)航。它利用聲波在水中傳播和反射的原理，通過接收聲波信號的強度和延遲來確定目標(biāo)的位置和方向。
5. 超聲波存在計測傳感器：這種傳感器可以檢測物體的存在或缺失。當(dāng)物體進入或離開傳感器的工作范圍時，傳感器將檢測到超聲波信號的變化，并發(fā)送給控制系統(tǒng)進行相應(yīng)的處理。
這些是超聲波傳感器的一些常見類型，根據(jù)具體的應(yīng)用需求和場景，選擇適合的超聲波傳感器可以實現(xiàn)不同的功能和測量要求。
