隨著全球范圍內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，各種復(fù)雜的應(yīng)用也越來(lái)越多，這對(duì)傳感器的功能也提出了越來(lái)越多、越來(lái)越高的要求。在這種背景下，不同類型、不同原理的傳感器也應(yīng)運(yùn)而生，超聲波傳感器就是其中一種。
首先要解釋的是什么是超聲波：我們都知道聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，它是一種波，其在空氣或其他介質(zhì)中是以震動(dòng)的方式向其他方向傳播的，我們平時(shí)聽(tīng)到的聲音就是頻率在20Hz到20kHz之間的聲波，超過(guò)20kHz的聲波人耳朵是識(shí)別不到的。所以我們把振動(dòng)頻率高于20kHz的聲波稱之為超聲波。它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠定向傳播等特點(diǎn)，超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波的特點(diǎn)。超聲波傳感器是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他能量信號(hào)（通常是電信號(hào)）的傳感器。
從原理上來(lái)講超聲波傳感器可以分為超聲波測(cè)傳感器、超聲波接近傳感器、反射板式超聲波傳感器、對(duì)射式超聲波傳感器四類。這四類產(chǎn)品中，反射板式超聲波、對(duì)射式超聲波與光電傳感器中的鏡反射和對(duì)射式光電原理一樣，非常簡(jiǎn)單，無(wú)需多做介紹。
超聲波測(cè)距傳感器、超聲波接近傳感器這兩種最典型、使用的也最多，其工作原理相同，只是輸出一個(gè)是開(kāi)關(guān)量一個(gè)是模擬量，原理如下：
超聲波傳感器工作分為兩個(gè)步驟：
超聲波傳感器換能器頭——最重要的部分
發(fā)射模式：
1, 在電子振蕩器的作用下傳感器產(chǎn)生一批聲波/脈沖，然后這些聲波被發(fā)送到周圍空氣 。
2, 聲波從傳感器傳送到目標(biāo)物。
3, 傳感器轉(zhuǎn)換成接受模式。
接收模式：
4,部分被物體反射的回聲返回到傳感器中去 。
5,傳感器的微處理器計(jì)算發(fā)射接收所用的時(shí)間t。（如果聲速在介質(zhì)中傳播速度為v，傳感器距離目標(biāo)物的距離則為：S=v*t/2)
6,微處理器驅(qū)動(dòng)一個(gè)顯示距離或開(kāi)關(guān)量的輸出信號(hào).
這樣的話就完成了一個(gè)完整的工作過(guò)程，原理也是非常簡(jiǎn)單吧。
接下來(lái)就是應(yīng)用的問(wèn)題了，超聲波傳感器與光電傳感器雖然在某些應(yīng)用的時(shí)候可以互相替代，但大部分時(shí)候它們其實(shí)是互補(bǔ)型的關(guān)系。（因?yàn)榻裉熘饕榻B超聲波傳感器，那么就說(shuō)一下超聲波傳感器的優(yōu)勢(shì)吧） 。
超聲波傳感器相對(duì)于光電傳感器的優(yōu)勢(shì)：
可以繞過(guò)細(xì)小的障礙物（比如粉塵）（這種環(huán)境中光電是完全不可以的）。
可以測(cè)量液體位置。（如用于液位監(jiān)測(cè)）
可以測(cè)量透明物體。（比如玻璃的有無(wú)或者位移信息）
不受物體表面顏色的影響。（極暗或極亮的物體表面）
超聲波傳感器可以用于油污環(huán)境中。（即使有油污濺到感應(yīng)面上傳感器仍可以正常工作，但如果油污濺到光電傳感器的發(fā)射接收面上，光電就不能工作了）
當(dāng)然，超聲波傳感器也不是萬(wàn)能的，有些因素會(huì)對(duì)超聲波的使用產(chǎn)生很大的影響。因?yàn)槌暡▊鞲衅髋袛嗑嚯x的根本原理是利用聲波在空氣中傳播的速度及時(shí)間來(lái)判斷的，而聲波在空氣中傳播的速度受到以下因素影響比較大：
溫度——溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)很大偏差。（比如測(cè)量熱金屬時(shí)……）
壓力——當(dāng)聲波所處環(huán)境中壓強(qiáng)與大氣壓不同時(shí)，結(jié)果影響也很大。（比如在壓力容器中測(cè)量液位或物位時(shí)……）
空氣流動(dòng)——當(dāng)空氣流動(dòng)較強(qiáng)時(shí)，有些聲波會(huì)被“吹走”( 比如我們處于上風(fēng)口和下風(fēng)口兩種不同位置聽(tīng)人講話時(shí)感覺(jué)清晰度明顯不同……）
超聲波工作時(shí)發(fā)射出的其實(shí)是一個(gè)聲波的波面，（從立體角度上來(lái)說(shuō)是一個(gè)錐體，所以不能測(cè)量細(xì)小的物體。（這個(gè)時(shí)候只能求助于光斑較小的激光傳感器了）
還要注意的一方面是：因?yàn)槌暡▊鞲衅魇艿降挠绊懸蛩乇容^多，所以其精度普遍不高，如果對(duì)測(cè)量精度要求非常高的場(chǎng)合，就不用考慮超聲波了。
以上就是對(duì)超聲波傳感器的一些總結(jié)，希望對(duì)各位設(shè)計(jì)選型的時(shí)候有所幫助。感謝您的閱讀。
