超聲波距離傳感器技術原理

超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。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，我們使用前必須預先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標包括：

（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量大，靈敏度也高。

（2）工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不產生失效。超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。

（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能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。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，我們使用前必須預先了解它的性能。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆傳感器，它可以將電能轉變成機械振蕩而產生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉變成電能，所以它可以分成發送器或接shou器。有的超聲波傳感器既作發送，也能作接收。超聲波傳感器由發送傳感器（或稱波發送器）、接收傳感器（或稱波接shou器）、控制部分與電源部分組成。發送器傳感器由發送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉換成超能量并向空中輻射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產生機械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接手器的輸出，從而對發送的超聲波進行檢測。控制部分主要對發送器發出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調制和計數及探測距離等進行控制。

各種高科技產品應運而生，傳感器成為智能工業不可缺少的關鍵元器件.經過幾年的發展，我國傳感器產業格局逐步形成。加之今年“環保熱”的不斷升溫。表示，沒有傳感器，智能工業、物聯網將會是無稽之談，智能制造等實體經濟也是泡沫般存在。

隨著2017年地方兩會的落幕，大氣污染防治、水環境治理、土壤治理在地方政府工作報告中實現了全覆蓋。當從超聲波發射傳感器輸入頻率為40KHz的脈沖電信號時，壓電晶體會因變形而產生振動，振動頻率在20KHz以上，由此形成了超聲波。治霾、落實河長制、對環境wei法行為“零容忍”等，成為兩會期間的高頻詞。加之近年來也相繼出臺了“氣十條”、“水十條”和“土十條”等環境保護措施。毋庸置疑，環境保護已成為重要民生問題，經濟發展與環境保護相得益彰，才能走可持續發展之路。

為獲取數據，在2013年，就有國家提出“萬億傳感器革命”的口號，旨在推動社會基礎設施和公共服務中每年使用1萬億個傳感器，預計在2030年后將100萬億傳感器嵌入到各種場所，可以預見，在不久的將來，我們身邊將到處布滿傳感器，再把大量傳感器采集的數據與開放數據等組合，依托人工智能等技術進行大數據分析，就會產生價值更高的數據。統計，截至2015年底，我國從事傳感器生產和研發的企、事業單位共1700余家，從事MEMS研制、生產的企業有170余家，其中中小型企業占比約94%。

多年以來，傳感器市場規模也是呈現快速增長態勢，隨著物聯網的興起，傳感器產業迎來了巨大的發展契機，以及隨著從事傳感器技術研發的機構和投入不斷增多，傳感器技術也取得了突飛猛進的發展。