陈红的日志

超声波传感器原理_超声波传感器工业及医学应用

已有 162 次阅读 2018-12-17 15:33

我们都知道超声波传感器是利用超声波的特性开发的传感器，而超声波是一种振动频率高于声波的机械波，它是在电压激励下由换能器晶片的振动产生的。高频率、短波长、线射现象很小、方向性是它独有的特点。液体、固体的超声波渗透很大，特别是在阳光不透明的固体中，其可以穿透数十米的深度。当超声波撞击杂质或界面时，它将产生显着的反射以形成回波的反射，当其撞击移动物体时可产生多普勒效应。因此，超声波传感器检测广泛应用于工业、防御、生物医学等方面。

超声波用作检测手段，必须产生超声波和超声波。执行该功能的装置是超声波传感器，其通常被称为超声波换能器或超声波探头。

超声波传感器探头主要由压电晶片组成，可以发射超声波和超声波。小功率超声探头用于检测。它有许多不同的配置，可分为直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰博波）、双探头（一探头反射、一探头）接收）等等。

超声波传感器探头的核心是塑料护套或金属护套中的压电晶片。构成晶片的材料有很多种。晶圆的尺寸，如直径和厚度，也不同，因此每个探头的性能不同，我们必须在使用前了解其性能。超声波传感器的主要工作原理以及性能指标如下：

（1）工作频率。超声波传感器工作频率是压电晶片的谐振频率。当施加到其两端的交流电压的频率等于晶片的谐振频率时，能量输出最大并且灵敏度也最高。

（2）工作温度。由于压电材料的居里点通常较高，特别是诊断超声波传感器探头使用较少的功率，因此工作温度相对较低，并且可以长时间工作而不会失效。医用超声波传感器探头相对较热并且需要单独的制冷设备。

（3）灵敏度。它主要取决于晶圆本身的制造。机电耦合系数大，灵敏度高;相反，灵敏度很低。超声波传感器技术应用于生产实践的不同方面，医学应用是其最重要的应用之一。医学说明了超声波传感技术的应用。OFweek Mall列举两种在工业及医学领域应用的超声波传感器：

MaxBotix 超声波传感器人体检测传感器-MB1004 优势：

超声波人体检测传感器MB1004是一款专门有高低电平报警信号输出的接近传感器，可测范围可达213cm，适用于行人检测、停车检测等。当行人进入检测范围内，MB1004就会输出由低电平变成高电平的报警信号。

同时它也具备输出目标具体距离的功能，通过RS232输出距离数据。MB1004是一款非常低成本的人体检测超声波传感器。

超声波传感器在医学中的应用主要是诊断疾病，已成为临床医学中不可或缺的诊断方法。超声诊断的优点是：无痛苦对象、无损伤、易于使用、清晰成像、诊断准确度高。因此，它易于推广并受到医务人员和患者的欢迎。当超声波在人体组织中传播并遇到具有不同声阻抗的两个媒体界面时，在界面处产生反射回波。每次遇到反射表面时，超声回波都会显示在示波器的屏幕上，两个接口之间的阻抗差异也决定了回波的幅度。

在工业领域，超声波传感器的典型应用是金属的无损检测和超声波厚度测量。过去，许多技术因无法检测到物体内部而受到阻碍，超声波传感器技术的出现改变了这种情况。当然，更多的超声波传感器固定安装在不同的设备上，以“捕捉”人们需要的信号。在未来的应用中，超声波将结合信息技术、的新材料技术，而更加智能的、高灵敏度超声波传感器将出现。