超声波传感器及应用

超声波传感器及应用 超声波传感器及应用 我要打印 我要留言 查看留言 来自:转载 原理简述: 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头(纵波)、斜探头(横波)、表面波探头(表面波)、兰姆波探头(兰姆波)、双探头(一个探头反射、一个探头接收)等。 超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标 包括; (1)工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 (2)工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 (3)灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高;反之，灵敏度低。 结构与工作原理 当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。 如超声波传感器示意图所示 (图2)，一个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是谐振器以及，由一个金属片和一个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的一个结合体。谐振器呈喇叭形，目的是能有效地辐射由于振动而产生的超声波，并且可以有效地使超声波聚集在振动器的中央部位。 图3 显示的是复合式振动器的振动有限元素法模拟图。 室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。(参见图4)对应用于工业机器人的超声波传感器而言，要求其精确度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。 利用常规双压电晶片元件振动器的弯曲振动，在频率高于70kHz的情况下，是不可能达到此目的的。所以，在高频率探测中，必须使用垂直厚度振动模式的压电陶瓷。在这种情况下，压电陶瓷的声阻抗与空气的匹配就变得十分重要。压电陶瓷的声阻抗为2.6×107kg/m2s，而空气的声阻抗为4.3×102kg/m2s。5个幂的差异会导致在压电陶瓷振动辐射表面上的大量损失。一种特殊材料粘附在压电陶瓷上，作为声匹配层，可实现与空气的声阻抗相匹配。这种结构可以使超声波传感器在高达数百kHz频率的情况下，仍然能够正常工作。结构与工作原理 超声波距离传感器技术原理与应用 超声波距离传感器可以广泛应用在物位(液位)监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便， 防水型，发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接，也提供发射夹角较大的探头。 1、超声波测距仪: HpAWK超高能声波测距技术HpAWK系列产品使超声波测距技术有了重大的突破，它不仅拓宽了超声波测距技术的应用场合(适用极恶劣工的工作环境)，而且使用智能调节技术，大大提高了超声波产品的可靠性及性能指标，让用户使用无后顾之忧 。 。 优秀的回波处理技术，5,50KHZ的超高强发波频率使HAWK物位计最大量程可达到120米，适用介质温度为–20?— +175?。智能的全自动调节发波频率，自动的温差补偿功能使其工作更加稳定可靠。HpAWK系列产品还拥有灵活多变的工作方式(供电电源可为12VDC、24VDC、110VAC、 220VAC;二/三/四线制同一仪表中可随意组合。它还拥有先进的远程GSM、CDMA、互联网调试功能，使得用户随时可以得到技术支持。 HpAWK产品以它尖端的技术稳定可靠的工作质量，在化工、电力、冶金、煤矿、码头、水处理、轻工及食品卫生等行业得到广泛的应用。 2、超声波探鱼器: 超声波探鱼器的原理 超声波测量技术其原理很简单，说得高档点的名称叫“多普拉效应”，山村孩童便叫“回音”，就如在一山谷叫一声“你好吗”，不一会听见好像有人学你的说话一样“你...好...吗...”。人们正由此点，开发出超声波测量技术。像自然界中，以蝙蝠都可算为代表了，在蝙蝠洞里既要觅食，又要用声波测距，而要在洞内用超声波测距是一件很困难的事情，很先进的科技产品也做不到。 在空中，当声音鼓动空气而向前传递讯息时，遇到大小不同、软硬不一的物体时，其会产生相应强弱的反射声音，而我们以咪高峰接收此反弹回来的声音，计算其反弹的时间差距，从而可了解前面物体与你的距离，由其反弹的强弱，得知物体的大小，此为超声波在空中测量的应用原理，一如在机场使用的雷达。 在水中的情况便有分别，因为水的密度与空气的密度明显不同，同样强度的声音，水中传递和空中传递，完全是两码子的事，故此我们在水中使用超声波探测，先决条件是功率要强大，才能有反弹回来的讯号。 1950年代，美国海军的潜艇搜寻技术已充分发展，要搜寻潜艇已不容易，更何况比潜艇小得多的鱼，要从中取得突破，必先从超声波的特性中，找出其奥妙。原来除了功率强大外，其频率高低亦具决定性，而接收讯号后的分析技术，更不容缺少。要在众多讯号中分辨出合适的数据是相当困难的。正因如此，在往后美国民间的不断开发，才渐渐开始有捕鱼船安装了专为搜鱼的超声波探鱼器。而直至目前为止，海洋中使用的超声波探测技术，无论是理论或产品，都以美国为主，后起之日本及德国，亦是近年来才能加入。 至于中国，在2001年的国际产品展览会中，才有这方面的产品，填补这方面的空白，这就是香港金时(科技)公司，不断努力研制并生产的便携式探鱼器。且与国外主要品牌并驾齐驱，成为真正的高新技术之便携式探鱼器。 在医学检测上的应用:B超 用于检测液位的超声波传感器: ? 声波漫反射式接近传感器用于检测液位 ? 声波反射式设计用于检测远处的目标 . ? 声波接近传感器可有模拟量输出,可适用于精确的连续控制. ? 模拟量输出信号和被测物距离的线性斜率可调,满足各种控制要 求. ? 声波接近传感器可有两个开关点设置,并可通过按钮方便的设置. ? 方形和原柱形设计满足不同的现场安装要求. 3 超声波传感器在质检方面的应用——超声波探伤仪 超声波探伤仪主要应用于金属工件内部的质量检测，如检测金属是否有气 泡，焊接部位是否有未焊透等缺陷等。现以超声波电子束焊缝检测系统为 例来说明超声波探伤仪的应用: 超声波传感器在主动悬挂系统中的应用研究 (Research and Application of Ultrasonic Sensors in Active Suspension Systems) 摘要: 采用多超声波传感器对履带车辆前方路面信息进行探测，特别是履带前方 近距离的凸堆和凹坑，确定它们的距离、方位和高度等信息。并对超声波 传感器的设置、系统硬件实现和软件 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 设计进行了探讨;最后就精确感 知路面信息提出了进一步的改进 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 关键词:超声波传感器; 路面信息;主动悬挂系统 Abstract: Ultrasonic sensors are used to detect front road surface's information , especially to obtain raised clods and low pits' information about distance ,orientation and height, which are in near distance ahead of tracks. Moreover, the setting of ultrasonic sensors 、the achievement of system hardware and the design on the process of software of are discussed. Finally farther improvement is put forwarded to detect road surface's information accurately. Key words: ultrasonic sensors; information of road surface; active suspension systems 1 、引言 振动历来是困扰履带车辆发展的一个难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，为了减小振动，提高车速和行驶平顺性，并为乘员提供一个舒适的环境。技术人员在减振方面作了大量的研究，当前普遍采用的被动式悬挂系统不失为一种有效的方法。为了进一步提高减振效果，一种新的悬挂系统 主动悬挂系统应运而生，它能根据路面的情况实时调整减振弹簧与阻尼之间的优化比，从而达到减振缓冲的目的。该系统主要有传感器件、控制器件和执行器件三部分组成。传感器件将实时探测到的车辆前方路面的信息传输给控制器件的核心部件单片机，由单片机对信息进行分析处理，然后对执行器件发出指令，由执行器件对悬挂系统进行控制，调整系统参数并产生主动控制力，从而达到减振目的。主动式悬挂系统是一个复杂的系统，其中传感器在整个系统中起着至关重要的作用。本文仅 就传感器的应用情况进行了分析，并对超声波传感器在主动悬挂系统中应用进行了研究。 2 、超声波传感器的基本原理 超声波传感器是用双压电陶瓷晶片制成，在压电陶瓷晶片加上大小和方向不断变化的交流电压时，根据压电效应，就会使压电陶瓷晶片产生机械变形，并产生机械波，这种机械波的大小和方向，是与外加电压的大小和方向成正比的。与此相反，如果在压电陶瓷晶片上有机械波作用，则将会使其产生机械变形并进而产生电压信号。超声波在空气中传播时，如果遇到其它媒介，则因两种媒介的声阻抗不同而产生反射。因此，向前方路面障碍物发射超声波，检测反射波并进行分析，便可判断并获知前方路面的状况。另外，超声波传感器信息处理简单快速，环境适应性强，价格便宜，因此适于在履带车辆主动悬挂系统中应用。 3、超声波传感器信息的采集与处理 由超声波传感器探测近距离路面障碍物信息，并采用单片机进行信号分析与处理。系统硬件部分由超声波发射接收电路和单片机控制系统组成。。在履带车辆主动悬挂系统中，采用80C196,PLC 单片机，作动器采用磁流变液这种新型智能材料，由磁流变阻尼器产生主动控制力，达到减振缓冲的目的。 4、 进一步探讨 在履带车辆主动悬挂系统的传感部分，采用多超声波传感器，按一定的位置关系在每侧履带 设置四个超声波发射器和一个超声波接收器，对履带前方路面的凸堆和凹坑进行探测，确定 障碍物的距离、方位和高度等信息。但超声波传感器也有一定的局限性，表现在探测波束角过大，而且使用单一的超声波传感器，其系统稳定性有时也不理想。如果采用其它传感器来补偿，或采用多传感器融合技术提高检测精度等，其性能可以得到很好的改善。在这里，加入红外线传感器和微波雷达，将这三种传感器集成在一起，进行信息融合。为了有效利用传感器信息，需要采用一种信息融合算法，如人工神经网络(ANN)、贝叶斯估计、SHAFTER,DEMPSTER 推理、卡尔曼滤波等方法，对信息进行分析、综合与处理。(050003 石家庄军械工程学院自行火炮教研室) 易当祥 吕建刚 高欣宝 韩守红 超声波传感器应用前景展望: 随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题;大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨，与其他的传感器集成和融合，形成多传感器。随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用 下面为朱自清的散文欣赏，不需要的朋友可 以下载后编辑删除～～～谢谢～～～ 荷塘月色 作者: 朱自清 这几天心里颇不宁静。今晚在院子里坐着乘凉，忽然想起日日走过的荷塘，在这满月的光里，总该另有一番样子吧。月亮渐渐地升高了，墙外马路上孩子们的欢笑，已经听不见了;妻在屋里拍着闰儿，迷迷糊糊地哼着眠歌。我悄悄地披了大衫，带上门出去。 沿着荷塘，是一条曲折的小煤屑路。这是一条幽僻的路;白天也少人走，夜晚更加寂寞。荷塘四面，长着许多树，蓊蓊郁郁的。路的一旁，是些杨柳，和一些不知道名字的树。没有月光的晚上，这路上阴森森的，有些怕人。今晚却很好，虽然月光也还是淡淡的。 路上只我一个人，背着手踱着。这一片天地好像是我的;我也像超出了平常的自己，到了另一世界里。我爱热闹，也爱冷静;爱群居，也爱独处。像今晚上，一个人在这苍茫的月下，什么都可以想，什么都可以不想，便觉是 个自由的人。白天里一定要做的事，一定要说的话，现在都可不理。这是独处的妙处，我且受用这无边的荷香月色好了。 曲曲折折的荷塘上面，弥望的是田田的叶子。叶子出水很高，像亭亭的舞女的裙。层层的叶子中间，零星地点缀着些白花，有袅娜地开着的，有羞涩地打着朵儿的;正如一粒粒的明珠，又如碧天里的星星，又如刚出浴的美人。微风过处，送来缕缕清香，仿佛远处高楼上渺茫的歌声似的。这时候叶子与花也有一丝的颤动，像闪电般，霎时传过荷塘的那边去了。叶子本是肩并肩密密地挨着，这便宛然有了一道凝碧的波痕。叶子底下是脉脉的流水，遮住了，不能见一些颜色;而叶子却更见风致了。 月光如流水一般，静静地泻在这一片叶子和花上。薄薄的青雾浮起在荷塘里。叶子和花仿佛在牛乳中洗过一样;又像笼着轻纱的梦。虽然是满月，天上却有一层淡淡的云，所以不能朗照;但我以为这恰是到了好处——酣眠固不可少，小睡也别有风味的。月光是隔了树照过来的，高处丛生的灌木，落下参差的斑驳的黑影，峭楞楞如鬼一般;弯弯的杨柳的稀疏的倩影，却又像是画在荷叶上。塘中的月色并不均匀;但光与影有着和谐的旋律，如梵婀玲上奏着的名曲。 最新有关系学生会竞选演讲稿范文 敬的学校领导、老师、亲爱的同学们: 大家好! 我是来自xx班的xx。我性格活泼开朌,处事沉着、果断,能够顾全大局。今天我很荣幸地站在这里表达自己由来已久的愿服:“我要竞选学生会 宣传 免费孕前优生健康检查孕期保健知识宣传1冬季预防流感知识宣传手足口病防知识宣传森林防火宣传内容 部部长。”我在这里郑重承诺:“我将尽全力完成学校领导和同学们交给我的任务,使学生会成为一个现代化的积极团体,成为学校的得力助手和同学们信赖的组织。” 我已经在团委会纪检部(戒班级的干部)工作了近一年的段时间,从工作中,我学会了怎样为人处世、怎样学会忍耐,怎样解决一些矛盾,怎样协调好纪检部各成员之间的关系,怎样处理好纪检部不其它部门之间的关系,怎样动员一切可以团结的力量,怎样提拔和运用良才,怎样处理好学习不工作之间的矛盾。这一切证明:我有能力胜任学生会宣传部部长一职,并且有能力把学生会发扬光大。 假如我当上了学生会宣传部长,我要进一步完善自己,提高自己各方面的素质,要进一步提高自己的工作热情,以饱满的热情和积极的心态去对待每一件事情;要进一步提高责任心,在工作中大胆创新,锐意进取,虚心地向别人学习;要进一步的广纳贤言,做到有错就改, 有好的意见就接受,同时坚持自己的原则。 假如我当上了学生会宣传部部长,我要改革学生会的体制。真正的做到“优胜劣汰”,做到“日日清,周周结”,每周都对各部门的负责人进行考核,通过其部门的成员反应情况,指出他在工作中的优点和缺点,以朊友的身份不他商讨解决方案并制定出下阶段的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。 经常不他们谈心,彼此交流对生活、工作的看法,为把学生会工作做好而努力。开展主席团成员和各部长及负责人常作自我批评,自我检讨的活动,每月以书面材料形式存入档案。我还将常常找各部门的成员了解一些情况,为作出正确的策略提供可靠的保证。还要协调好各部门 之间的关系,团结一切可团结的力量,扩大学生会宣的影响及权威。 假如我当上了学生会宣传部部长,我将以“奉献校园,朋务同学”为宗旨,真正做到为同学们朋务 ,代表同学们行使合法权益,为校园的建设尽心尽力。在学生会利益前,我们坚持以学校、大多数同学的利益为重,决不以公谋私。努力把学生会打造成一个学生自己管理自己,高度自治,体现学生主人翁精神的团体。 我知道,再多灿烂的话语也只不过是一瞬间的智慧不激情,朴实的行动才是开在成功之路上的鲜花。我想,如果我当选的话,一定会言必行,行必果。 请各位评委给我一张信任的投票,给我一个施展才能的机会! 荷塘的四面，远远近近，高高低低都是树，而杨柳最多。这些树将一片荷塘重重围住;只在小路一旁，漏着几段空隙，像是特为月光留下的。树色一例是阴阴的，乍看像一团烟雾;但杨柳的丰姿，便在烟雾里也辨得出。树梢上隐隐约约的是一带远山，只有些大意罢了。树缝里也漏着一两点路灯光，没精打采的，是渴睡人的眼。这时候最热闹的，要数树上的蝉声与水里的蛙声;但热闹是它们的，我什么也没有。 忽然想起采莲的事情来了。采莲是江南的旧俗，似乎很早就有，而六朝时为盛;从诗歌里可以约略知道。采莲的是少年的女子，她们是荡着小船，唱着艳歌去的。采莲人不用说很多，还有看采莲的人。那是一个热闹的季节，也是一个风流的季节。梁元帝《采莲赋》里说得好: 于是妖童媛女，荡舟心许;鷁首徐回，兼传羽杯;欋将移而藻挂，船欲动而萍开。尔其纤腰束素，迁延顾步;夏始春余，叶嫩花初，恐沾裳而浅笑，畏倾船而敛裾。 可见当时嬉游的光景了。这真是有趣的事，可惜我们现在早已无福消受了。 于是又记起《西洲曲》里的句子: 采莲南塘秋，莲花过人头;低头弄莲子，莲子清如水。 今晚若有采莲人，这儿的莲花也算得“过人头”了;只不 见一些流水的影子，是不行的。这令我到底惦着江南了。 ——这样想着，猛一抬头，不觉已是自己的门前;轻轻地 推门进去，什么声息也没有，妻已睡熟好久了。 在北京住了两年多了，一切平平常常地过去。要说福气，这也是福气了。因为平平常常，正像“糊涂”一样“难得”，特别是在“这年头”。但不知怎的，总不时想着在那儿过了五六年转徙无常的生活的南方。转徙无常，诚然算不得好日子;但要说到人生味，怕倒比平平常常时候容易深切地感着。现在终日看见一样的脸板板的天，灰蓬蓬的地;大柳高槐，只是大柳高槐而已。于是木木然，心上什么也没有;有的只是自己，自己的家。我想着我的渺小，有些战栗起来;清福究竟也不容易享的。 这几天似乎有些异样。像一叶扁舟在无边的大海上，像一个猎人在无尽的森林里。走路，说话，都要费很大的力气;还不能如意。心里是一团乱麻，也可说是一团火。似乎在挣扎着，要明白些什么，但似乎什么也没有明白。“一部《十七史》， 从何处说起，”正可借来作近日的我的注脚。昨天忽然有人提起《我的南方》的诗。这是两年前初到北京，在一个村店里，喝了两杯“莲花白”以后，信笔涂出来的。于今想起那情景，似乎有些渺茫;至于诗中所说的，那更是遥遥乎远哉了，但是事情是这样凑巧:今天吃了午饭，偶然抽一本旧杂志来消遣，却翻着了三年前给S的一封信。信里说着台州，在上海，杭州，宁波之南的台。这真是“我的南方”了。我正苦于想不出，这却指引我一条路，虽然只是“一条”路而已。 ---------------朱自清《一封信》 燕子去了，有再来的时候;杨柳枯了，有再青的时候;桃花谢了，有再开的时候。但是，聪明的，你告诉我，我们的日子为什么一去不复返呢?——是有人偷了他们罢:那是谁?又藏在何处呢?是他们自己逃走了罢:现在又到了哪里呢? 我不知道他们给了我多少日子;但我的手确乎是渐渐空虚了。在默默里算着，八千多日子已经从我手中溜去;像针尖上一滴水滴在大海里，我的日子滴在时间的流里，没有声音，也没有影子。我不禁头涔涔而泪潸潸了。 --载自《匆匆》 这时我们都有了不足之感，而我的更其浓厚。我们却只不愿回去，于是只能由懊悔而怅惘了。船里便满载着怅惘了。直 到利涉桥下，微微嘈杂的人声，才使我豁然一惊;那光景却又不同。右岸的河房里，都大开了窗户，里面亮着晃晃的电灯，电灯的光射到水上，蜿蜒曲折，闪闪不息，正如跳舞着的仙女的臂膊。我们的船已在她的臂膊里了;如睡在摇篮里一样，倦了的我们便又入梦了。那电灯下的人物，只觉像蚂蚁一般，更不去萦念。这是最后的梦;可惜是最短的梦!黑暗重复落在我们面前，我们看见傍岸的空船上一星两星的，枯燥无力又摇摇不定的灯光。我们的梦醒了，我们知道就要上岸了;我们心里充满了幻灭的情思。 --载自《桨声灯影里的秦淮河》 近几年来，父亲和我都是东奔西走，家中光景是一日不如一日。他少年出外谋生，独力支持，做了许多大事。那知老境却如此颓唐!他触目伤怀，自然情不能自已。情郁于中，自然要发之于外;家庭琐屑便往往触他之怒。他待我渐渐不同往日。但最近两年的不见，他终于忘却我的不好，只是惦记着我，惦记着我的儿子。我北来后，他写了一信给我，信中说道，“我身体平安，惟膀子疼痛利害，举箸提笔，诸多不便，大约大去之期不远矣。”我读到此处，在晶莹的泪光中，又看见那肥胖的，青布棉袍，黑布马褂的背影。唉!我不知何时