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BAUMER超声波(bō)传(chuán)感器的工作原理及应用
浏览次数:5535      发布于:2018-09-14

  人们能听到声(shēng)音(yīn)是由于物体振(zhèn)动产(chǎn)生(shēng)的,它的频率在20HZ-20KHZ范(fàn)围内,超过20KHZ称为超声波,低于20HZ的(de)称为次(cì)声波。常用的超声波频率(lǜ)为几十(shí)KHZ-几十(shí)MHZ。

  超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两(liǎng)种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采(cǎi)用纵向振荡。超声波可以在气(qì)体、液体及固体 中传播,其传播速度不(bú)同。另外,它也有折射和反射现象,并且在(zài)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(bān)为几(jǐ)十(shí)KHZ,而在固体、液体中(zhōng)则 频率可用得较(jiào)高。在空气中(zhōng)衰减较快,而在液体及固体中传播,衰减较小,传播较远。利用超声波(bō)的特性,可做成各种BAUMER超声波传感器,配上不同(tóng)的电路,制成各种超声测量仪器及装置,并在通迅,医疗家电等各(gè)方(fāng)面得到广泛应用。

  BAUMER超(chāo)声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩(suō)的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的BAUMER超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转(zhuǎn)变成机械振荡而产生超声波,同(tóng)时它接收到超(chāo)声波时,也能(néng)转(zhuǎn)变成电能,所以它可以分成发送器或接收器(qì)。有的BAUMER超声波传感器既(jì)作发送,也能作(zuò)接收。这里仅介绍小型BAUMER超声波传感器,发送与接收略有差别,它适用于在空气中传播(bō),工作频率一(yī)般为23-25KHZ及40-45KHZ。这(zhè)类(lèi)传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。该种有T/R-40-60,T/R-40-12等 (其(qí)中T表示(shì)发送,R表示接(jiē)收,40表示频率为40KHZ,16及12表示其外径尺寸,以毫米计)。另有一种密封(fēng)式BAUMER超声(shēng)波传感器(MA40EI型)。它的 特点是具有防水作用(yòng)(但不能放入水中),可以作料位及接近开(kāi)关用,它的性(xìng)能较好。超声波应用有三种基本类型,透射型用于遥控器,防盗报警器、自动门、接(jiē)近开关等;分离式反射型(xíng)用于测距、液位或料位;反射型用于材料探伤、测厚等。

  由发送传感器(或(huò)称波发送器)、接收传感器(qì)(或称波接(jiē)收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能(néng)器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成(chéng)超能量并向(xiàng)空中(zhōng)辐 射;而接收传感(gǎn)器(qì)由陶瓷振子换能(néng)器与放大电路组成,换能器接(jiē)收波产生机(jī)械振动,将(jiāng)其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的(de)超进(jìn)行(háng)检测.而实 际使用中,用作发送传感器(qì)的陶瓷振子也可以用作接收器传感器社的陶(táo)瓷振子。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及(jí)稀疏调制(zhì)和计数及探测距(jù)离等进行控制。

  工作程式

  若对发送传感器(qì)内谐振频(pín)率为40KHz的压电(diàn)陶瓷片(双晶振子(zǐ))施加40KHz高频电压,则压电陶 瓷片(piàn)就根据所加高频电压极性伸长与缩短,于是发(fā)送40KHz频率的超声(shēng)波,其超声波以(yǐ)疏密形式传播(bō)(疏密程度可由控制电路调制),并传给波(bō)接收器。接收器 是利用压力传感(gǎn)器(qì)所采用的压电效应的原理,即在压电元件上施加压(yā)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(xián)电 压。因该高频电压幅值较小,故必须进行放大。 BAUMER超(chāo)声波传感器使得驾驶员可以安全(quán)地倒车,其原理是利(lì)用探(tàn)测倒车路径上或附近(jìn)存在的任何障(zhàng)碍物,并及时发出警告。所设计的检测系统可(kě)以同时(shí)提(tí)供声光并茂的听觉和视觉警(jǐng)告,其警告表(biǎo)示是探测到了在盲区内障(zhàng)碍物(wù)的距离和方向。这样,在狭窄的地方不管是泊车还是开车, 借助倒(dǎo)车障碍报警检测系统,驾驶员心(xīn)理压力就会减少,并可以游刃有余(yú)地采取必要的(de)动作。

  系统构成

  由发送传感器 ( 或称波发送器 ) 、接收传感器 ( 或称波接收器 ) 、控制部分与电源部分组(zǔ)成。发送(sòng)器传感器由发送器与使用直径为 15mm 左(zuǒ)右(yòu)的陶瓷振 子换(huàn)能器组成,换能器作用(yòng)是将陶瓷振子的电(diàn)振动(dòng)能量转换成(chéng)超能量并向空中辐射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成(chéng),换能器(qì)接收波(bō)产生机械振动, 将其变换(huàn)成电能量,作为传感(gǎn)器接收器的输出,从而对发送的超进行检测 . 而(ér)实际使用中,用发送传感器的陶瓷振子的也可以用做接收器传感器社的陶瓷(cí)振子。 控制部分主要对(duì)发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏(shū)调(diào)制和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(huò) 24V ± 10 % 。

  工作模式

  BAUMER超声波传感器利用声(shēng)波(bō)介质对被检测物进行(háng)非接触式无磨损的检(jiǎn)测(cè)。BAUMER超声波传感器对透明或有色物体,金属或非金属物体,固体、液体、粉状物质均能检测。其检测性能(néng)几乎(hū)不受任何环境条件的影响(xiǎng),包括烟尘环境和雨(yǔ)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。位于传感器前面的被检测物通(tōng)过将发射的声波(bō)部分地发射回传感器的接收器(qì),从而使传感器检测到被测物。

  还有部分BAUMER超声波传感(gǎn)器采用对(duì)射式的检(jiǎn)测模式。一套对射式BAUMER超声波传感器包括一个发射器和一个接收(shōu)器,两者之间(jiān)持续保持“收听”。位于接收器和发射器之间的被检测物将会阻断接收器接收(shōu)发射的声波,从而传感器将产生开(kāi)关信号。

  检测范围和声波发(fā)射角

  BAUMER超声波传感器的检测范围取决于其使用的波长和频率(lǜ)。波长越长,频率越小,检测距离越大,如具有毫米级波长的紧凑(còu)型传感器的检测范围为300~500mm 波长大(dà)于5mm的传感器检测范围(wéi)可达8m。一些传感器具有(yǒu)较窄的6o声波发射角,因而更适合精确检测(cè)相对较小的物体。另一(yī)些声波发(fā)射角在12o至(zhì)15o的 传感器能够检测具(jù)有较大(dà)倾角(jiǎo)的物体。此外,我们还有外置探头型的超声波传感器(qì),相应的电子线路位于常规传感器外壳内。这种结构更(gèng)适合检测安装空间有限的场合。

  应用

  在现(xiàn)实生活中,我们不难发现超声波传感(gǎn)器的应用身影。随着科技水平的高速发展,BAUMER超声(shēng)波传感器的使用范围也愈来愈广泛(fàn)。在人类发展史上,BAUMER超声波传感器的应用无处(chù)不在,只要人类可以想象到的地(dì)方,它都能涉足(zú)一脚。杂交水稻的发现,原子核和氢弹的(de)发现,大大(dà)缩短了我国和其他先(xiān)进(jìn)国家的距离,为我国的经济(jì)注入了活力。超声波传感器应用如此广泛,你真(zhēn)正知道它的原(yuán)理和应用(yòng)范围吗?

  BAUMER超声波传感器是利用超声波的(de)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(tā)具有频率高、波长(zhǎng)短、绕射现象小(xiǎo),特别是方向性好、能够成为(wéi)射线(xiàn)而定向(xiàng)传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本(běn)领很大,尤其是在阳光(guāng)不(bú)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(shè)成回波,碰到活(huó)动物体能产生多普(pǔ)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(bō)测量技术(shù)其原理很简单(dān),说得高档点(diǎn)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(huì)听见(jiàn)好像有人学你的说话一样“你(nǐ)...好...吗...”。人(rén)们正由(yóu)此点,开发出超声波测量技术(shù)。像自(zì)然界中(zhōng),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(yào)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。

  在医学检测上的应用:B超用(yòng)于检测液位(wèi)的超声波传感器:

  ●声波(bō)漫反射式(shì)接近传(chuán)感器用(yòng)于检测液位

  ●声波反射式设计用于检测远处的目(mù)标

  ●声波接近(jìn)传感器可有模拟量输出(chū),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(xiàn)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(guān)点设置,并可通过按钮方便的设置.

  ●方(fāng)形和原柱形设计满足不(bú)同的现场安装要求.

  BAUMER超(chāo)声波传感(gǎn)器在质检方面(miàn)的应用(yòng)——超声(shēng)波探伤仪,超声波探伤仪主要应用于金属(shǔ)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(wéi)例(lì)来说明超声波探伤仪的应用

  BAUMER超声波传感器在各(gè)国无不受到各界人(rén)士的喜爱。对于高科技这个词,我们并不陌(mò)生,电(diàn)脑,手机等的使用,已使我国进入了科技时代。超(chāo)声波探鱼器可以让人们探索到地下何处有水源(yuán),水中何处鱼群较多;B超中的超声波探测器可(kě)以让妈妈们看到腹中的孩子;除此之外,超声(shēng)波传感器还可以用于医疗等机构,可以化疗癌症等疾病。通过上文的介绍,相信大家已经对(duì)BAUMER超声波(bō)传感器有了详细的认识吧!

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