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超声波传感器是利用超声波的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,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。上述说的是工作在开关或脉冲状态下的超声波,一般用来定位用,还有一种类似雷达的用来测速的工作在线性取,其输出时模拟信号,一般直接用频率决定量值,由于不抗干扰用的少。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中,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成回波,碰到活动物体能产生效应。因此超声波检测广泛应用在工业、、生物医学等方面以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。
超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构,可分直探头(纵波)、斜探头(横波)、表面波探头(表面波)、兰姆波探头(兰姆波)、双探头(一个探头反射、一个探头接收)等。
超声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。
为获取数据,在2013年,就有国家提出“万亿传感器革命”的口号,旨在推动社会基础设施和公共服务中每年使用1万亿个传感器,预计在2030年后将100万亿传感器嵌入到各种场所,可以预见,在不久的将来,我们身边将到处布满传感器,再把大量传感器采集的数据与开放数据等组合,依托人工智能等技术进行大数据分析,就会产生价值更高的数据。超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。
多年以来,传感器市场规模也是呈现快速增长态势,随着物联网的兴起,传感器产业迎来了巨大的发展契机,以及随着从事传感器技术研发的机构和投入不断增多,传感器技术也取得了突飞猛进的发展。
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