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下面我们一起学习一下HT超声波传感器原理与应用知识


    超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,分为两种形式:横向振荡(横波)纵和振荡(纵波)。在工业行业中主要采用纵向振荡。超声波不仅在气体、液体中传播直至可以在固体中传播,但与其传播速度大不相同。此外,超声波有折射和反射现象,在传播过程中有减弱的现状。在空气中传播超声波,其频率比较低,一般为几十KHZ,而在固体、液体中频率都为较高。但在空气中减弱比较快,而在液体及固体中传播,减弱就比较小,但传播较远。利用超声波的特性,可做成各种超声传感器,配上不同的电路,制成各种超声测量仪器及装置,并在各个行业得到广泛应用。
      超声波应用有三种基本类型,透射型用于遥控器,防盗报警器、自动门、接近开关等;分离式反射型用于测距、液位或料位传感器;反射型用于材料探伤、测厚传感器等。
1、超声波传感器S的基本原理
      超声波传感器运用到主要的材料有压电晶体(电致伸缩)与镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。制作电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。超声波传感器的三个部分分为,超声换能器、处理单元和输出级。
     首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态(相当于一个麦克风),处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断出收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,则测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。
     超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。
2、环境对超声波测量的影响
(1)空气温度的影响
     声波行程时间受气温的影响程度为0.17%/K。也就是说40时的声速相对于20时改变了+3.4%,因此测量距离也会改变约+3.4%。如若选用的超声波传感器中有温度补偿功能,此影响可忽略不计。
(2)空气湿度的影响
     从干燥的空气到饱和湿度的空气中,声速*多增加2%。因此测量距离改变*大也只有2%。实际现场中,空气湿度变化不会如此大,此影响一般小于1%
(3)空气压力的影响
     在一固定地点,正常情况下的气压波动为±5%,会造成声速波动约±0.6%
(4)气流的影响
     当风速大于50km/h时,声波速度及方向的改变会大于3%。在现场使用中,只有靠近被测物表面的几厘米的气流有可能大于20km/h,且垂直于测量方向,故对测量结果的影响可忽略。
(5)油雾的影响
     只要防止油雾沉降在超声换能器的有效表面上说,就可避免它的影响。