超声波传感器的硬件组成及类型

超声波传感器是利用超声波技术研发的一种传感器，超声波传感器的主要组成部件是既可以发射声波又可以接受声波的压电晶片。用作探测的超声波传感器具有不同的结构，可分为直探头、双探头、斜探头等。构成压电晶片的材料、厚度也各不相同。

超声波测距原理是通过超声波发射器发射声波，当声波遇到障碍物时返回，通过声波的传导速度和返回的时间计算出发射器距障碍物的距离，这就是时间差测距法。超声波也是一种声波，其传播速度与温度、压强等因素有关，但在温度变化不大的时候可以忽略温度的影响。如果对测距的要求较高，应当采用温度补偿的方法进行校正。

超声波传感器的硬件组成

超声波传感器的硬件组成如图所示。超声波发送电路由晶体管,电阻,T/R40-16 压电陶瓷超声波传感器和变压器组成。由相关资料可知,频率为40kHz左右的超声波在空气中的传播效率最佳。其工作原理如下:

刚开始工作时,单片机通过软件编程初始化端口,使引脚RA2为低电平,此时超声波发射电路不工作。系统初始化完毕,单片机通过软件控制RA2引脚输出高电平使晶体管集电极变为低电平,然后变压器把这个电压升高,加载到超声波传感器T40的两端,产生超声波。若在有效测距方位内有被测物的话, 则在后一路超声波发送出之前应当接收到前一路发出的回波,否则认为前面没有障碍物。系统最大的测量距离范围为9.99m,所以脉冲间隔时间为t=2s/v=2×9.99m/340 m/s=59 ms。超声波电路由超声波接收传感器和一个三级放大,滤波电路组成,图4-6所示为超声波接收电路。其工作原理如下:由于在距离比较远的情况下,超声波的回波会变得很弱,因此超声波接收传感器转换为电信号的幅值也较小,所以要经过信号的放大。当超声波接收传感器接收到超声波信号后,经过一个三级放大电路,R40引脚由低电平变为高电平,单片机停止计数,计算距离。

　　超声波传感器主要有哪几种类型？

　　超声波传感器是一种常用的测距设备，根据其工作原理和应用场景，可以分为以下几种类型：

　　1. 超声波测距模块：这是最常见的超声波传感器类型。通常由超声波发射器和接收器组成，可以测量物体与传感器之间的距离。超声波发射器发出超声波脉冲，然后接收器接收并测量脉冲的回程时间，从而计算出距离。

　　2. 超声波动态测距模块：与普通的超声波测距模块相比，超声波动态测距模块可以提供更高的测距精度和快速测量速度。它适用于需要频繁测量或快速移动目标的应用。

　　3. 声呐传感器：声呐传感器主要应用于水下测距和避障。它利用声波在水中传播的特性，通过发送超声波信号并接收其回波，来测量水下目标的距离和位置。

　　4. 声纳传感器：声纳传感器主要应用于声纳定位和水下导航。它利用声波在水中传播和反射的原理，通过接收声波信号的强度和延迟来确定目标的位置和方向。

　　5. 超声波存在计测传感器：这种传感器可以检测物体的存在或缺失。当物体进入或离开传感器的工作范围时，传感器将检测到超声波信号的变化，并发送给控制系统进行相应的处理。

　　这些是超声波传感器的一些常见类型，根据具体的应用需求和场景，选择适合的超声波传感器可以实现不同的功能和测量要求。

审核编辑：黄飞