超聲波傳感器的測距原理與模塊使用

發布日期：2021-04-25 作者：新威電子點擊：

人類耳朵能聽到的聲波頻率為20HZ～20KHz。當聲波的振動頻率大于20KHz或小于20Hz時，便聽不見了。因此把頻率高于20KHz赫茲的聲波稱為“超聲波”。因其方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。如超聲波清洗機，超聲波加濕器，醫學檢查B超，彩超，超聲波探傷儀等。

聲音是由振動產生的，能夠產生超聲波的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。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，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預先了解它的性能。

常用的是壓電式超聲波發生器，是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波傳感器探頭內部有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。

超聲波傳感器就是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換成超聲波發射出去；而在接收時，則將超聲振動轉換成電信號。常用的超聲測距的方法是回聲探測法，如下圖，超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時計數器開始計時。

超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物面的距離s，即：s=340t/2。

超聲波傳感器