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什么是超聲波傳感器?什么是超聲波傳感器? 超聲波傳感器是一種電子設(shè)備,它可以通過發(fā)出超聲波,并將反射的聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來測(cè)量目標(biāo)物體的距離。基本上,這種傳感器使用一個(gè)換能器來發(fā)送和獲取超聲波脈沖,而超聲波脈沖反過來又返回關(guān)于物體接近程度的信息。值得注意的是,這些超聲波比可聽到的聲音傳播得更快。也就是說,這些傳感器發(fā)出的聲波頻率高于人類聽覺范圍。 超聲波傳感器有兩個(gè)關(guān)鍵部件:一個(gè)是使用壓電晶體發(fā)出聲音的發(fā)射器,另一個(gè)是接收聲音的接收器,在聲音到達(dá)和離開目標(biāo)后接收聲音。 超聲波傳感器是如何工作的? 如前所述,超聲波傳感器首先發(fā)出高頻聲波。換能器在這里充當(dāng)麥克風(fēng),發(fā)送超聲波脈沖/聲音和接收回聲。然后,傳感器通過測(cè)量超聲波脈沖發(fā)送和接收之間的時(shí)間間隔,推斷出到目標(biāo)的距離。 換句話說,它通過測(cè)量聲音由發(fā)射器發(fā)出到與接收器接觸所需的時(shí)間來計(jì)算距離。計(jì)算公式為D =½T x C(其中D為距離,T為時(shí)間,C為聲速約 343米/秒)。例如,如果一個(gè)超聲波傳感器瞄準(zhǔn)一個(gè)玩具,聲音反彈需要0.025秒,那么超聲波傳感器與玩具之間的距離為: D = 0.5 x 0.025 x 343米或約4.2875米。 因此,當(dāng)涉及到探測(cè)物體時(shí),超聲波傳感器是非常有用的。事實(shí)上,超聲波傳感器可以探測(cè)到任何顏色、表面或材料的物體,除非是像羊毛那樣非常柔軟的材料,傳感器可能無法探測(cè)到它,因?yàn)檠蛎珪?huì)吸收聲音。即使是探測(cè)透明和不容易看見的物體,超聲波傳感器也可以檢測(cè)到。 然而,為了確保傳感器的平穩(wěn)運(yùn)行,重要的是要避開任何可能干擾的東西。例如,如果在一個(gè)應(yīng)用程序中使用多個(gè)傳感器,就需要以一種避免串?dāng)_或任何其他干擾的方式連接它們。同樣重要的是要保持超聲波換能器的表面沒有任何障礙物;這將防止來自傳感器的超聲波信號(hào)中斷。一些常見的障礙需要注意,包括污垢/灰塵,雪/冰和任何其他凝結(jié)物。 超聲傳感器的應(yīng)用 超聲波傳感器目前應(yīng)用于工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域。他們的低成本,簡(jiǎn)單的功能和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)使他們成為需要存在檢測(cè)或距離測(cè)量的新產(chǎn)品或服務(wù)的好賭注。此外,它們還允許對(duì)硬件和軟件配置進(jìn)行更改,這使得它們更加有用和通用。 超聲傳感器最常見的應(yīng)用是物體檢測(cè)或人員檢測(cè)。超聲波傳感器作為近距離傳感器,在車輛的防碰撞檢測(cè)、存在感檢測(cè)、箱子分揀等方面非常有用。物聯(lián)網(wǎng)超聲波傳感器用于固體和液體物體的非接觸式檢測(cè)。另一個(gè)流行的用途是作為水平傳感器;它們通常用于液位傳感,因?yàn)檫@些傳感器可以以非接觸的方式檢測(cè)任何顏色或不透明度的液體(甚至不需要與它們接觸)。 使用超聲波傳感器的一種更有創(chuàng)意的方法是分別使用超聲波發(fā)射器和接收器的單向功能。因此,超聲波發(fā)射器可以使用它的發(fā)射器發(fā)射/發(fā)送聲音,例如,嚇跑鳥類,超聲波接收器可以用于噪音檢測(cè)。 以下是超聲波傳感器的一些主要用途:
超聲波傳感器的優(yōu)點(diǎn) 1、不受物體顏色影響 被檢測(cè)物體的顏色對(duì)超聲波傳感器的功能沒有影響。因此,物體可以是任何顏色,甚至是半透明或透明的。 2、更大的靈活性 超聲波傳感器具有非常靈活的最小和最大范圍。大多數(shù)超聲波傳感器可以探測(cè)到近幾厘米的物體,最遠(yuǎn)可達(dá)約5米。特殊配置的模塊甚至可以探測(cè)近20米的距離。 3、高度可靠 超聲波傳感器已經(jīng)存在了幾十年,多年來,這種超聲波技術(shù)已經(jīng)很成熟。 4、更高的精度 超聲波傳感器提供相對(duì)精確的測(cè)量,通常在1%以內(nèi),如果需要,甚至可以更高的精度。 5、更好的能力 超聲波傳感器每秒可以進(jìn)行多次測(cè)量,因此刷新速度快。 6、低成本 7、抗噪聲 超聲波傳感器能夠抵抗電噪聲環(huán)境和大多數(shù)聲學(xué)噪聲。 超聲波傳感器的局限性 1、對(duì)環(huán)境的溫度變化也不能免疫 由于聲速會(huì)隨著溫度和濕度的變化而變化,環(huán)境條件會(huì)干擾超聲波傳感器所做的測(cè)量。 2、沒有額外的信息其他對(duì)象檢測(cè) 超聲波傳感器只探測(cè)到物體和距離,但不分享更多關(guān)于物體特征的信息,它的形狀,顏色,甚至它在感知區(qū)域的位置。 3、不適合小型的嵌入式項(xiàng)目 超聲波傳感器可能足夠小,可以很容易地集成到汽車或工業(yè)應(yīng)用中,但對(duì)于微小的嵌入式項(xiàng)目來說,體積仍然太大了。 4、需要定期維護(hù) 超聲波傳感器可能會(huì)變臟、變濕或結(jié)冰,這反過來會(huì)影響它們的功能。因此,定期維護(hù)是避免不穩(wěn)定或非功能性行為的必要條件。 5、不能在真空中使用 由于超聲波傳感器依賴于發(fā)出聲音和它們的反彈,不能在真空中工作(因?yàn)槁曇舴催^來需要某種介質(zhì)來傳播)。 |