超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20kHz的机械波。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。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。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
6.1 超声波探头的结构


6.2工作原理

6.3应用
6.3.1流量计
测量方法可简单比喻为在河流上渡船摆渡的过程,顺流渡船到达对岸所需的时间要比逆流的少。河流的流速越大,顺流的速度越快,而逆流所需的时间越长。顺流和逆流所需时间的时间差直接与河流的流速有关。

6.3.2测密度

6.3.3测液位
超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。


6.3.4防盗

6.3.5探伤


6.3.6测距
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”,也叫“泊车辅助装置”,是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。
能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。
超声波测距传感器通过超声波发射装置向外发出超声波,到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算出距离长度。



超声波发射器向外面某一个方向发射出超声波信号,在发射超声波时刻的同时开始进行计时,超声波通过空气进行传播,传播途中遇到障碍物就会立即返射传播回来,超声波接收器在收到反射波的时刻就立即停止计时。
在空气中超声波的传播速度是340m/s,计时器通过记录时间t,就可以测算出从发射点到障碍物之间的距离长度(s),即:s=340t/2。
超声波的能量消耗较缓慢,在介质中传播的距离比较远,穿透性强,测距的方法简单,成本低。但是它在速度很高情况下测量距离有一定的局限性,这是因为超声波的传输速度容易受天气情况的影响,在不同的天气情况下,超声波的传输速度不同,而且传播速度较慢,当汽车高速行驶时,使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化,误差较大。另一方面,超声波散射角大,方向性较差,在测量较远距离的目标时,其回波信号会比较的弱,影响测量精度。但是,在短距离测量中,超声波测距传感器具有非常大的优势。

