【科普向】什么是超聲波傳感器？

??? ? ?人類能聽到的聲音是由振動產生的，頻率在20Hz 20kHz范圍內，稱為可聞聲波。低于20Hz的機械振動人耳不可聞，稱為次聲波；高于20kHz的機械振動稱為超聲波，常用的超聲波頻率為幾十kHz至幾十MHz。

　　超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）和縱向振蕩（縱波）。工業中的應用常采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，但傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現象，且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波頻率較低，一般為幾十kHz，但衰減較快；在固體、液體中傳播頻率較高，但衰減較小，傳播較遠。超聲波已經滲透到我們生活中的許多領域，例如B超、遙控、防盜、無損探傷，等等。

超聲波傳感器的原理

　　超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器，由發送傳感器、接收傳感器、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，換能器的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；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，作為傳感器接收器的輸出，從而對發送的超聲波進行檢測。實際使用中，用作發送傳感器的陶瓷振子也可用作接收器傳感器上的陶瓷振子。控制部分主要對發送器發出的脈沖鏈頻率、占空比、稀疏調制和計數及探測距離等進行控制。

超聲波傳感器的應用

　　超聲波傳感器應用在許多方面，醫學應用是其主要的應用之一。超聲波在醫學上的應用主要是診斷疾病。超聲波診斷是利用超聲波的反射原理，當超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質界面時，在該界面就產生反射回聲。每遇到一個反射面時，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲振幅的高低。
　　在工業方面，超聲波的典型應用是對金屬的無損探傷、超聲波測厚和測量液位等。超聲波探測既可檢測材料表面的缺陷，又可檢測材料內部幾米深的缺陷。

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