超聲波測(cè)距離傳感器測(cè)量原理是通過(guò)超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),超聲波在空氣中傳播時(shí)碰到障礙物就立即返回來(lái),超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為v,而根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差△t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S,即:
S=v·△t/2;
這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。
由于超聲波也是一種聲波,其聲速C與溫度有關(guān),不同溫度下的聲速有異。在使用時(shí),如果溫度變化不大,則可認(rèn)為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 m/s,但其傳播速度V易受空氣中溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響,其中受溫度的影響較大,如溫度每升高1℃,聲速增加約0.6 m/s。如果測(cè)距精度要求很高,則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕U?。已知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度T時(shí),超聲波傳播速度V的計(jì)算公式為:
V=331.45+0.607T;
聲速確定后,只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間,即可求得距離。這就是超聲波測(cè)距離的主要機(jī)理。
超聲波測(cè)距離傳感器在結(jié)構(gòu)上超聲波發(fā)生器是一個(gè)超聲頻電子振蕩器,當(dāng)把振蕩器產(chǎn)生的超聲頻電壓加到超聲換能器的壓電陶瓷上時(shí),壓電陶瓷組件就在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生縱向振動(dòng)。壓電組件在超聲振蕩時(shí),仿佛是一個(gè)小活塞,其振幅很小,約為(1-10.2)Lm,但這種振動(dòng)加速度很大,約(10-103)g n,于是把電磁振蕩能量轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能量,這種巨大的超聲波能量,沿著特定方向傳播出來(lái)。其關(guān)鍵技術(shù)是使超聲波波束變細(xì),除待測(cè)物外不受其它構(gòu)造物的影響。超聲波測(cè)距離傳感器是產(chǎn)生超聲波必需的能量轉(zhuǎn)換裝置,它把超聲電磁振蕩的能量轉(zhuǎn)換為聲波。通過(guò)上述超聲換能結(jié)構(gòu),配以適當(dāng)?shù)氖瞻l(fā)電路,可以使超聲能量的定向傳輸,并按預(yù)期接收反射波,實(shí)現(xiàn)超聲遙控、測(cè)距、防盜等檢測(cè)功能。