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BAUMER超声波传感器的工(gōng)作原理及应用
浏览次数:5534      发布于:2018-09-14

  人们能听到声音是由于物体振动产生(shēng)的,它的频率在20HZ-20KHZ范围内,超过20KHZ称为超(chāo)声波,低于20HZ的称为次声波。常用(yòng)的超(chāo)声(shēng)波(bō)频(pín)率为几十(shí)KHZ-几十MHZ。

  超声(shēng)波是一种在弹性介质(zhì)中的机械(xiè)振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及(jí)纵向振(zhèn)荡(纵波)。在工业中应用主(zhǔ)要采用纵向振荡。超声波(bō)可以在气体、液体及固体 中传播,其传播速度(dù)不(bú)同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。在空气中传(chuán)播超声波,其频率较低,一般为几(jǐ)十KHZ,而在固(gù)体、液体中(zhōng)则 频率可用得较高。在空(kōng)气中衰减较快,而在液体及固体(tǐ)中传播,衰减较小,传(chuán)播较远。利用超声波的特性,可做成各种BAUMER超(chāo)声波(bō)传感器,配上(shàng)不同的电(diàn)路,制成各种超声(shēng)测量仪器及装置,并在通迅,医(yī)疗家电等各方面得到广泛应(yīng)用。

  BAUMER超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝(lǚ)合金(磁致伸缩)两类(lèi)。电致(zhì)伸缩(suō)的材料有锆钛酸(suān)铅(qiān)(PZT)等。压电晶(jīng)体组成的(de)BAUMER超声波传(chuán)感器是一种可(kě)逆传感器,它可以将电能转变成机械振(zhèn)荡而产生超声波,同(tóng)时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送(sòng)器或接收器。有的BAUMER超声波传感器既作发送,也能作接收。这里仅介绍小型BAUMER超声(shēng)波传感(gǎn)器,发送与接收略有差别,它适用于在空气(qì)中传播,工作频率一般为23-25KHZ及40-45KHZ。这类传感器适用于测距(jù)、遥控(kòng)、防(fáng)盗等用途。该种(zhǒng)有T/R-40-60,T/R-40-12等 (其中T表(biǎo)示发送,R表示接收,40表(biǎo)示频(pín)率为40KHZ,16及12表示其外(wài)径尺寸,以毫(háo)米计(jì))。另有一种密封式BAUMER超声波传感器(MA40EI型)。它的 特点是具有防水作用(但不能放入水中),可以作料位及接近开关用,它的性能较好。超声(shēng)波应用有三种基本类型,透射型(xíng)用于遥控器,防盗报警器、自动门、接近(jìn)开关等;分离式(shì)反射型用于测距、液位或(huò)料位;反射型(xíng)用于材料探伤、测厚等。

  由发送(sòng)传感器(或称波发送器)、接收传(chuán)感器(或称波接收(shōu)器)、控(kòng)制部分与电源部分组成。发送器传(chuán)感器由发送器与使用直径(jìng)为15mm左右的(de)陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷(cí)振子的电振动(dòng)能量转换(huàn)成超能量并向空中辐 射;而接收传(chuán)感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将(jiāng)其变换成电能量,作为(wéi)传感器接收器的(de)输出,从而对发送的超进行检测.而实 际使(shǐ)用(yòng)中,用作发送传(chuán)感器(qì)的陶瓷(cí)振子也(yě)可以用作接收器传感器社(shè)的陶瓷振子。控制部分主要(yào)对发送器发出的脉(mò)冲链频率、占空比及稀疏调制和(hé)计数及探测距离等进行控制。

  工作程式

  若对发送传感器内谐振频率为40KHz的压电陶瓷片(双晶振子)施加40KHz高频电压,则压电陶 瓷片就根据所加高频电压极(jí)性伸(shēn)长与缩短,于是发送40KHz频率的超声波,其超声波以疏密形式传播(疏密程度可由控制电路调制),并传给波接收器。接收器 是利用压力传感器所(suǒ)采用的压电效应的原理,即在压电元件上施加压力,使压电元件发生应变,则产生一面为“+ ”极,另一面为“-”极的40KHz正弦电 压。因该高频电压幅值较小,故必须进行(háng)放大。 BAUMER超(chāo)声波传感器使得驾驶员可(kě)以(yǐ)安全(quán)地倒(dǎo)车,其原理(lǐ)是利用(yòng)探测(cè)倒车路径上或附近存在的(de)任何障(zhàng)碍物,并及时发出警告。所设(shè)计的检测(cè)系统可以(yǐ)同时提供声光并茂的听觉和视觉(jiào)警(jǐng)告,其警告(gào)表示是探测到了在盲区内障碍物(wù)的距离和方向。这样,在狭窄的地(dì)方不管是泊(bó)车还是开车, 借助倒车障碍报(bào)警检测系统,驾驶员心理压力就会减少(shǎo),并可以游刃有余地采取必要的动(dòng)作。

  系统构成

  由发(fā)送传感器 ( 或称波发(fā)送(sòng)器 ) 、接收传感器 ( 或称波接收器 ) 、控制部(bù)分与电源部分组成(chéng)。发送器(qì)传感器由发送器(qì)与(yǔ)使用直径为 15mm 左右的陶瓷振 子换能器组成,换能器作用(yòng)是将陶瓷振子的电振动能(néng)量转换成超能量(liàng)并向空中辐射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生(shēng)机械振动(dòng), 将(jiāng)其变换成电能量,作(zuò)为传感器(qì)接(jiē)收器的输出,从而对发送的超进行检测 . 而实际使用中(zhōng),用发送(sòng)传感器的(de)陶(táo)瓷振子的也可以(yǐ)用做接收器传感器社的陶瓷振子(zǐ)。 控制(zhì)部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比(bǐ)及稀疏调制和(hé)计数及探测距离等进行(háng)控制。BAUMER超声波传感器电源 ( 或称信号源 ) 可 用 DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 % 。

  工作模式

  BAUMER超(chāo)声(shēng)波(bō)传感器利用声波介质(zhì)对被检测物进行非接触式无磨损(sǔn)的检测。BAUMER超声波传感器对(duì)透明或有色物体,金属或非金属物体,固体、液体、粉(fěn)状物质均能检测。其检测性能几乎不受任何环境条件的影响(xiǎng),包括烟(yān)尘环境和雨天。

  检测模式

  BAUMER超声波传感器主要采用直接反射式的检测模式。位于传感器(qì)前面的被检测物通过将(jiāng)发射的声波部分地发射回(huí)传感器的接(jiē)收器,从而(ér)使传感器检测到被测物。

  还有部分BAUMER超声波传感器采用对射式的(de)检测模式。一套对射式BAUMER超声波传(chuán)感器包括一个(gè)发射器和一个接收器,两者之间持续保持(chí)“收听”。位于接收(shōu)器和发射器之(zhī)间的被检测物(wù)将会阻(zǔ)断接(jiē)收器接收(shōu)发射的声波,从而传感器将产生开关信号。

  检测范围和声波发射(shè)角

  BAUMER超声波传感器的检(jiǎn)测范围取决于其使用(yòng)的波长和频率。波(bō)长越长,频率越小,检测距离越大,如(rú)具有毫米级波长的紧(jǐn)凑型(xíng)传感器的(de)检(jiǎn)测范围为300~500mm 波长(zhǎng)大(dà)于5mm的传感器检测范围可(kě)达8m。一(yī)些传感器具有较(jiào)窄的(de)6o声波(bō)发射角,因而更适合精确检(jiǎn)测相对较小的物体。另一些声波发射角在12o至15o的 传感器能够检测具有较大倾角的物体。此外,我们还有外(wài)置探(tàn)头型的超声(shēng)波传感器,相应(yīng)的电子线路位(wèi)于常规传感器外(wài)壳内。这(zhè)种结构更适合检测安装空间有限的场合。

  应用

  在(zài)现实(shí)生活中(zhōng),我们(men)不难发现超声波传感器的应用身影。随着科技水平的(de)高速发(fā)展,BAUMER超声波传感器的使用(yòng)范(fàn)围也愈来(lái)愈广泛。在人类发展史上,BAUMER超声波传感器的应用无处(chù)不在,只(zhī)要人类可以想象到的地方,它都(dōu)能涉足一脚。杂交(jiāo)水稻的发现,原(yuán)子核和氢弹的发现(xiàn),大大缩(suō)短了我国和其他先进国家的距离,为我国的经(jīng)济注入了活力。超声波传(chuán)感器应用如此广泛,你真正知道它的原理和应用范围吗?

  BAUMER超声波传感(gǎn)器是利用超声波的特性研制而成(chéng)的传感器。超声波是一(yī)种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激(jī)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(bié)是方向性好、能够成为射线而定向传播等(děng)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(kě)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(shè)形成反射成回波,碰到活动物体(tǐ)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。

  超声波探鱼器:超声波测量技术(shù)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(suàn)为代(dài)表了,在蝙蝠洞里既要觅食,又要用声(shēng)波测距,而要在洞内用超声波测距是一件很困难的事情(qíng),很先进的科(kē)技产品也做不到。

  在医学检测上的应用(yòng):B超(chāo)用于检测液位(wèi)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(shè)式设计用(yòng)于检(jiǎn)测远处的目(mù)标

  ●声波接近(jìn)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(diào),满足各种控制要求(qiú).

  ●声波接近传感器可有(yǒu)两个开关点设(shè)置,并可通过按钮方便(biàn)的设置.

  ●方形和原柱形设计满足不同的现场安装要求.

  BAUMER超声(shēng)波传感器在质检方面的应用——超声波探伤仪,超声波探(tàn)伤仪主要应用于金属工件内部的质量检测,如检测金(jīn)属是否有气(qì)泡,焊接部位(wèi)是否有未焊透等缺(quē)陷(xiàn)等。现以超声波(bō)电子束焊(hàn)缝检测系统为(wéi)例来说明超声波探伤仪的(de)应用

  BAUMER超声波传感器在各国无不受到各界人士的喜爱。对于高科技这个词,我们并不陌生,电脑,手机等的使用,已(yǐ)使我国进入了科技时代。超声波探鱼器可以让(ràng)人们探(tàn)索到地下何处(chù)有水源,水中何处鱼群较多;B超中的超声波探测器可以让妈妈们看到腹中的孩子;除此(cǐ)之外,超声波传感器还(hái)可以用于医(yī)疗等机构,可以化疗癌症等疾病。通过上(shàng)文的介绍(shào),相信大家已经对BAUMER超声波传感器有了详细的认识吧!

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