超声波测距传感器的原理是什么?
1. 超声波发生器
为了研究和利用超声波,人们设计和制造了许多超声波发生器。一般来说,超声波发生器可以分为两类:一类是电产生超声波,另一类是机械产生超声波。电方法有压电、磁致伸缩、电等;机械方法有高尔通笛、水笛、气笛。它们产生的超声波的频率、功率、声波特性不同,所以它们的用途也不同。目前,比较常用的是压电式超声波发生器。
2. 压电超声发生器原理
压电超声波发生器实际上是利用压电晶体的共振来工作。超声发生器内部结构有两个压电晶片和一个谐振板。当脉冲信号作用于压电晶片的两极,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将产生共振,并驱动谐振板振动,产生超声波。反之,如果两电极之间不加电压,当共振板接收到超声波时,就会压压电片振动,将机械能转化为电信号,从而成为超声波接收器。
3.超声波测距原理
超声波发射器按一定方向发射超声波,并与发射时间同时计时。超声波在空气中传播,在途中遇到障碍物后立即返回。超声波接收器接收到反射波后立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s。根据计时器记录的时间t,可以计算出发射点到障碍物的距离s,即s=340t/2。这就是所谓的时差测距法。
超声波测距的原理是使用空气中超声波的传播速度是已知的,测量时间当声波遇到障碍物后反射传播,并计算实际距离的传送点障碍基于发射和接收之间的时间差异。由此可见,超声波测距原理与雷达测距原理是相同的。
测距公式表示为:L=C×T
式中,L为测量的距离长度;C为超声波在空气中的传播速度;T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间值的一半)。
超声波测距主要用于倒车提醒、建筑工地、工业工地等场所的距离测量。目前距离测量范围虽然可以达到100米,但测量精度只能达到厘米量级。
超声波具有定向发射容易、方向性好、强度易于控制、不与被测物体直接接触等优点,是一种理想的液体高度测量方法。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度,但目前国内超声波测距专用集成电路只有厘米级的测量精度。
参考资料:百度百科-超声波测距
2024-08-13 广告
超声波测距是什么原理?这个视频讲的很清楚
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