超聲波傳感器是使用換能器發(fā)送和接收超聲波脈沖，該超聲波脈沖中繼有關(guān)物體接近度的信息從而使的超聲波測量到物體的距離的儀器。

一、超聲波傳感器原理

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。

超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。

超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)，包括；

1、工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也zu高。

2、工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不產(chǎn)生失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。

3、靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

二、超聲波傳感器結(jié)構(gòu)

超聲波傳感器主要由如下四個部分構(gòu)成：

發(fā)送器：通過振子（一般為陶瓷制品，直徑約為15 mm）振動產(chǎn)生超聲波并向空中幅射。

接收器：振子接收到超聲波時，根據(jù)超聲波發(fā)生相應(yīng)的機(jī)械振動，并將其轉(zhuǎn)換為電能量，作為接收器的輸出。

控制部分：通過用集成電路控制發(fā)送器的超聲波發(fā)送，并判斷接收器是否接收到信號（超聲波），以及已接收信號的大小。

電源部分：超聲波傳感器通常采用電壓為DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 %外部直流電源供電，經(jīng)內(nèi)部穩(wěn)壓電路供給傳感器工作。

三、超聲波傳感器應(yīng)用

超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開關(guān)，以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠，安裝方便， 防水型，發(fā)射夾角較小，靈敏度高，方便與工業(yè)顯示儀表連接，也提供發(fā)射夾角較大的探頭。

1、超聲波測距儀：

建恒儀表超高能聲波測距技術(shù)JH-UHZ系列產(chǎn)品使超聲波測距技術(shù)有了重大的突破，它不僅拓寬了超聲波測距技術(shù)的應(yīng)用場合（適用極惡劣工的工作環(huán)境），而且使用智能調(diào)節(jié)技術(shù)，大大提高了超聲波產(chǎn)品的可靠性及性能指標(biāo)，讓用戶使用無后顧之憂 。 。

優(yōu)秀的回波處理技術(shù)，5－50KHZ的超高強(qiáng)發(fā)波頻率使建恒物位計(jì)最大量程可達(dá)到120米，適用介質(zhì)溫度為–20℃— +175℃。智能的全自動調(diào)節(jié)發(fā)波頻率，自動的溫差補(bǔ)償功能使其工作更加穩(wěn)定可靠。JH-UHZ系列產(chǎn)品還擁有靈活多變的工作方式（供電電源可為12VDC、24VDC、110VAC、220VAC;二/三/四線制同一儀表中可隨意組合。它還擁有先進(jìn)的遠(yuǎn)程GSM、CDMA、互聯(lián)網(wǎng)調(diào)試功能，使得用戶隨時可以得到技術(shù)支持。

建恒產(chǎn)品以它尖端的技術(shù)穩(wěn)定可靠的工作質(zhì)量，在化工、電力、冶金、煤礦、碼頭、水處理、輕工及食品衛(wèi)生等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

2、超聲波探魚器：

超聲波測量技術(shù)其原理很簡單，說得高檔點(diǎn)的名稱叫“多普拉效應(yīng)”，山村孩童便叫“回音”，就如在一山谷叫一聲“你好嗎”，不一會聽見好像有人學(xué)你的說話一樣“你...好...嗎...”。人們正由此點(diǎn)，開發(fā)出超聲波測量技術(shù)。像自然界中，以蝙蝠都可算為代表了，在蝙蝠洞里既要覓食，又要用聲波測距，而要在洞內(nèi)用超聲波測距是一件很困難的事情，很先進(jìn)的科技產(chǎn)品也做不到。在空中，當(dāng)聲音鼓動空氣而向前傳遞訊息時，遇到大小不同、軟硬不一的物體時，其會產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)弱的反射聲音，而我們以高峰接收此fan彈回來的聲音，計(jì)算其fan彈的時間差距，從而可了解前面物體與你的距離，由其fan彈的強(qiáng)弱，得知物體的大小，此為超聲波在空中測量的應(yīng)用原理，一如在機(jī)場使用的雷達(dá)。

在水中的情況便有分別，因?yàn)樗拿芏扰c空氣的密度明顯不同，同樣強(qiáng)度的聲音，水中傳遞和空中傳遞，完全是兩碼子的事，故此我們在水中使用超聲波探測，先決條件是功率要強(qiáng)大，才能有fan彈回來的訊號。1950年代，美國hai軍的潛艇搜尋技術(shù)已充分發(fā)展，要搜尋潛艇已不容易，更何況比潛艇小得多的魚，要從中取得突破，必先從超聲波的特性中，找出其奧妙。原來除了功率強(qiáng)大外，其頻率高低亦具決定性，而接收訊號后的分析技術(shù)，更不容缺少。要在眾多訊號中分辨出合適的數(shù)據(jù)是相當(dāng)困難的。正因如此，在往后美國民間的不斷開發(fā)，才漸漸開始有捕魚船安裝了專為搜魚的超聲波探魚器。而直至目前為止，海洋中使用的超聲波探測技術(shù)，無論是理論或產(chǎn)品，都以美國為主，后起之日本及德國，亦是近年來才能加入。

在醫(yī)學(xué)檢測上的應(yīng)用：B超

用于檢測液位的超聲波傳感器：

聲波漫反射式接近傳感器用于檢測液位；

聲波反射式設(shè)計(jì)用于檢測遠(yuǎn)處的目標(biāo)；

聲波接近傳感器可有模擬量輸出,可適用于精確的連續(xù)控制.；

模擬量輸出信號和被測物距離的線性斜率可調(diào),滿足各種控制要求；

聲波接近傳感器可有兩個開關(guān)點(diǎn)設(shè)置,并可通過按鈕方便的設(shè)置；

方形和原柱形設(shè)計(jì)滿足不同的現(xiàn)場安裝要求。

3、超聲波傳感器在質(zhì)檢方面的應(yīng)用——超聲波探傷儀

超聲波探傷儀主要應(yīng)用于金屬工件內(nèi)部的質(zhì)量檢測，如檢測金屬是否有氣泡，焊接部位是否有未焊透等缺陷等。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在傳感器中的應(yīng)用越來越廣。在人類文明的歷次產(chǎn)業(yè)革命中，傳感技術(shù)一直扮演著先行官的重要角色，它是貫穿各個技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在人們可以想象的所有領(lǐng)域中，它幾乎無所不在。傳感器是世界各國發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，在各國有關(guān)研究、生產(chǎn)、應(yīng)用部門的共同努力下，傳感器技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和進(jìn)步。但就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的傳感技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域