劳易测易学堂干货分享-超声波传感器的原理与应用

  在超出光学系统极限的领域，能够正常的使用超声波传感器。它不仅仅可以容易探测到局部和全部透明或者完全黑暗的物体，也能探测诸如反光物体或在有粉尘、蒸汽或潮湿环境中的物体。今天，我们来分享一下超声波传感器的工作原理。

  超声波传感器基于物理学的声波反射原理进行工作。其工作原理类似于雷达系统，但使用的不是电磁波而是频率高于人类听觉范围（通常在20kHz以上，典型的是40kHz左右）的声波。它通过内置的压电陶瓷或磁致伸缩材料发射高频超声波脉冲（通常频率范围在30kHz至480kHz之间），这些声波以恒定的速度在空气中传播，遇到物体时会发生反射并返回到传感器内部接收器上。根据回波信号的到达时间和已知的声速，传感器能精确计算出目标物体的距离和位置信息。

  1. 发射阶段：传感器首先将电能转换为高频机械振动，产生并发射超声波脉冲。

  2. 传播阶段：这些声波在介质（如空气或液体）中以特定速度直线传播，并遇到障碍物时会发生反射。

  3. 接收阶段：当发射出去的超声波遇到目标物体后反射回来，传感器接收这部分返回的声波信号。

  4. 处理阶段：通过计算超声波从发射到接收之间的时间差，并结合已知的声速，可以精确地测定出传感器与目标物体之间的距离。

  传感器通电后会持续发出超声波，当有物体靠近时，发出的超声波会被返回到传感器，从而输出响应信号。

  对射型传感器分为发射端和接收端，传感器工作时，发射端发出的超声波会被接收端接收，当有物体靠近，发射端发出的超声波被遮挡，接收端即会输出响应信号。

  镜反射型传感器需要在对侧安装反光板，通过反光板将超声波信号返回进行仔细的检测。当有物体遮挡反光板时，传感器即会输出响应信号。

  超声波传感器在大气中工作，检测所有超声反射物体。超声波传感器定期发送声音脉冲，被物体反射的脉冲则在传感器内部计算。那么传感器如何计算检测的距离呢？

  t代表超声波从发送到被返回接收的时间，c代表环境和温度为20℃时，超声波的传播速度（即340m/s）

  超声波传感器有着一定的测量范围和盲区，测量范围分为最近测量点和最远测量点，最近测量点是由盲区决定的。那么盲区又是怎么样产生的？

  超声波传感器是由一发一收的交替工作方式，当超声波发出脉冲后没有即刻停止振动，而是需要经过特定的时间才会停止振动，所以并不能即时收到回声，这种延迟就等于盲区。在盲区中传感器是无法稳定检测物体的，所以在实际使用中，我们应该规避在盲区范围内检测物体。

  劳易测作为领先市场的传感器解决方案提供商，凭借其深厚的创新底蕴及对产品的质量的苛求，推出了一系列高性能超声波传感器。例如全新的开关型和测量型超声波传感器HTU200和DMU200系列。新型圆柱形超声波传感器拥有坚固的金属外壳，非常适用于包装或汽车工业。

  全新紧凑型超声波传感器 HTU208 采用结构 M8 的螺纹套，拥有非常细长的声瓣，借此，可通过穿过非常小的容器开口监控液位。

  在汽车工业的切割系统中，切割过程必须与皮带运输分离。为了给控制管理系统提供必要的测量值以计算牵引速度，应以不接触方式测定皮带环的垂度。

  DMU218 系列或 DMU230 系列测量型超声波传感器具有坚固的金属外壳，检验测试范围不同，适用于垂度控制。其可提供模拟电流或电压输出以及 IO-Link 接口。

  60年来，劳易测的团队凭借求知欲与决心，在工业自动化领域打造了一座座创新与技术的里程碑。他们的前进动力，源于客户的成功与肯定。昨天，今天，明天，始终如一。

  劳易测旗下产品组合包括众多用于自动化技术的各类传感器，包括开关与测量传感器、识别系统、数据传输和图像处理系统等传感器解决方案。劳易测还拥有一支专业且有着非常丰富经验的安全专家团队，专注于机械安全产品、服务及配套解决方案。劳易测聚焦于物流、汽车、实验室自动化、包装、机床、锂电、光伏、轨道交通、电子等核心领域，由此积累了大量深入、具体的应用知识与研发经验。

  劳易测成立于 1963 年，其总部在德国南部的 Owen/Teck。如今，劳易测在整个世界拥有超过 1,600 名员工，他们正以强大的决心和热情积极推动着进步与变革，帮助客户在瞬息万变的市场中获得长期成功。劳易测在全球设置了数个技术能力中心，除此以外还有共计 21 家销售子公司和超过 40 个国际销售合作伙伴。

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