超声波传感器工作原理及应用
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汽车电子测距方法一般分为四种形式:超声波、激光、毫米波和CCD摄像机。测距传感器安装在汽车的车道辅助系统、停车辅助系统、制动力辅助系统和主动巡航系统中,大多采用超声波传感器。超声波是指工作频率在20kHz以上的机械波。超声波传感器具有发射和接收声波的双重功能,因此被称为集成传感器。
1.超声波传感器的结构原理目前,压电超声波传感器常用于汽车上。超声波传感器的关键部件是塑料或金属外壳内的压电芯片,它通过两根导线与控制器连接,通过导线将发射的电信号和返回的电信号传输给控制器。压电超声传感器是通过压电晶体的共振来工作的。超声波传感器内部有两个压电晶片和一个共振板。脉冲信号施加到它的两极。当其频率等于压电晶片的自然振荡频率时,压电晶片就会发生谐振,带动共振板振动,从而产生超声波。相反,如果在两个电极之间没有施加电压,当共振板接收到回声时,它迫使压电晶片振动,并将机械能转换成电信号,然后它就变成了超声波接收器。
总之,超声波传感器既能发射超声波,又能接收超声波。发射超声波时,电能转化为超声波;当接收到回波时,它将超声波的振动转换成电信号,因此被称为“超声波换能器”
超声波发射器向某个方向发射超声波,同时开始计时。超声波在空空气中传播,途中遇到障碍物立即返回。超声波接收器在接收到反射波后立即停止计时。超声波在空气体中的传播速度为340 m/s,根据定时器记录的时间t,通过逻辑电路的处理和计算,可以计算出发射点与障碍物的距离,计算公式如下:
L=3401/2,其中L为测点与被测障碍物的距离;30是超声波在空气体中传播的近似速度;1是超声波遇到障碍物后从发射器到接收器的时间。
2.超声波传感器功能性能特征
由于圆形压电晶片的结构特点,其发射的超声波具有一定的指向性,波束的截面类似于椭圆,因此探测范围有限,探测角度为水平面120°,垂直面60°。
超声波传感器的优点
(1)结构简单,制造方便,成本低。
②超声波对雨雪雾有很强的穿透力,在恶劣天气下也能工作。
③超声对光和颜色不敏感,可用于识别透明和反射性差的物体。
④不易受环境电磁场干扰。
超声波传感器的缺点
①测距速度不如激光测距和毫米波测距。
②超声波有一定的扩散角,只能测量距离,不能测量方位,只能低速使用,汽车前后保险杠不同方位必须安装多个超声波传感器。③发射信号和余震信号都会覆盖或干扰回波信号,因此低于一定距离就会失去探测功能,这也是普通超声波传感器的探测距离必须大于30cm的原因之一,如果小于这个距离,系统就无法探测到障碍物。因此,更好的解决方案是在安装超声波传感器的同时安装摄像头。
@2019
1.超声波传感器的结构原理目前,压电超声波传感器常用于汽车上。超声波传感器的关键部件是塑料或金属外壳内的压电芯片,它通过两根导线与控制器连接,通过导线将发射的电信号和返回的电信号传输给控制器。压电超声传感器是通过压电晶体的共振来工作的。超声波传感器内部有两个压电晶片和一个共振板。脉冲信号施加到它的两极。当其频率等于压电晶片的自然振荡频率时,压电晶片就会发生谐振,带动共振板振动,从而产生超声波。相反,如果在两个电极之间没有施加电压,当共振板接收到回声时,它迫使压电晶片振动,并将机械能转换成电信号,然后它就变成了超声波接收器。
总之,超声波传感器既能发射超声波,又能接收超声波。发射超声波时,电能转化为超声波;当接收到回波时,它将超声波的振动转换成电信号,因此被称为“超声波换能器”
超声波发射器向某个方向发射超声波,同时开始计时。超声波在空空气中传播,途中遇到障碍物立即返回。超声波接收器在接收到反射波后立即停止计时。超声波在空气体中的传播速度为340 m/s,根据定时器记录的时间t,通过逻辑电路的处理和计算,可以计算出发射点与障碍物的距离,计算公式如下:
L=3401/2,其中L为测点与被测障碍物的距离;30是超声波在空气体中传播的近似速度;1是超声波遇到障碍物后从发射器到接收器的时间。
2.超声波传感器功能性能特征
由于圆形压电晶片的结构特点,其发射的超声波具有一定的指向性,波束的截面类似于椭圆,因此探测范围有限,探测角度为水平面120°,垂直面60°。
超声波传感器的优点
(1)结构简单,制造方便,成本低。
②超声波对雨雪雾有很强的穿透力,在恶劣天气下也能工作。
③超声对光和颜色不敏感,可用于识别透明和反射性差的物体。
④不易受环境电磁场干扰。
超声波传感器的缺点
①测距速度不如激光测距和毫米波测距。
②超声波有一定的扩散角,只能测量距离,不能测量方位,只能低速使用,汽车前后保险杠不同方位必须安装多个超声波传感器。③发射信号和余震信号都会覆盖或干扰回波信号,因此低于一定距离就会失去探测功能,这也是普通超声波传感器的探测距离必须大于30cm的原因之一,如果小于这个距离,系统就无法探测到障碍物。因此,更好的解决方案是在安装超声波传感器的同时安装摄像头。
@2019
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