超聲波傳感器是一種能夠?qū)⒊暡ㄐ盘栟D(zhuǎn)換成其他能量信號(通常是電信號)的傳感器。超聲波是振動頻率高于20kHz的機械波,具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小、方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波,碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。
超聲波傳感器由壓電晶片組成,既可以發(fā)射超聲波,也可以接收超聲波。它有許多不同的結(jié)構(gòu),如直探頭(縱波)、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波)、蘭姆波探頭(蘭姆波)、雙探頭(一個探頭發(fā)射、一個探頭接收)等。
超聲波傳感器的主要性能指標包括工作頻率,即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,輸出的能量最大,靈敏度也最高。
超聲波傳感器廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。例如,在工業(yè)上,超聲波傳感器可用于測量距離、檢測物體、控制機器人等;在國防上,可用于探測敵方目標、識別偽裝等;在生物醫(yī)學上,可用于診斷疾病、監(jiān)測胎兒等。
此外,超聲波傳感器還可用于檢測透明的物體,利用超聲波的傳播速度比光速慢的特點,可以構(gòu)成限定距離式與限定范圍式超聲波傳感器。超聲波傳感器系統(tǒng)中關(guān)鍵電路是超聲波發(fā)生電路和超聲波接收電路。