超声波传感器按结构分类及工作原理
日期:2013-03-25 11:00:35来源:点击: 次
超声波传感器按结构分类及工作原理：
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。
1. 开放型超声波传感器
如超声波传感器示意图所示，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。
2. 密封型超声波传感器
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。
3. 高频超声波传感器
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。 |
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