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超聲波傳感器工作原理及應用說明
作者：德寶傳感器人氣：
超聲波傳感器
發出的鳴叫聲通常在23千赫茲和40千赫茲之間，遠遠高于人類聽力的通常可聽到的20千赫茲范圍，因此被稱為超聲波。利用這種鳴叫聲，他們可以測量聲音從一個物體上反彈的時間。這是基于蝙蝠用來尋找獵物的回聲定位的基本原理。由于室溫下空氣中的聲速是每秒343米，這個時間可以很容易轉換為距離，記住，超聲波鳴叫既要傳到被感應的物體，也要傳出被感應的物體。
距離（米）=（經過的時間[秒]*343[米/秒]）/2
該公式中的單位可以改變，以適應特定應用的需要，但該公式的簡單性顯示了超聲波傳感器相對簡單的操作。
超聲波傳感器是如何工作的？
從理論到現實，一個超聲波傳感器需要兩個部分，即一個發射器和一個接收器。在最標準的配置中，這些部件被并排放置，并盡可能地靠近。當接收器靠近發射器時，聲音從發射器到被檢測物體再回到接收器的過程中會有更多的直線傳播，從而使測量結果的誤差更小。還有一些超聲波收發器，其發射器和接收器的功能被集成到一個單元中，在物理上盡可能地減少誤差，同時也大大減少了PCB的占地面積。
超聲波傳感器的優勢和劣勢
與任何技術一樣，超聲波傳感器在某些情況下或應用中的使用效果比其他技術更好。他們的一些優勢包括以下幾點：
●超聲波傳感器不受被檢測物體顏色的影響，包括半透明或透明物體，如水或玻璃。
●它們的最小和最大范圍相當靈活，大多數超聲波傳感器能夠探測到近至幾厘米，遠至約五米的范圍。特別配置的模塊甚至可以測量到近20米。
●經過數十年的使用，這項成熟的技術非常可靠，并且得到了很好的理解，產生了一致的結果。
●超聲波傳感器提供相對精確的測量，通常在1%以內，如果需要的話，精度甚至更高。
●它們每秒可以進行多次測量，產生快速刷新率。
●由于不需要稀有材料，它們通常相當便宜。
●超聲波傳感器可以抵抗電噪聲環境以及大多數聲學噪聲，特別是在使用配備有編碼鳴叫的模塊時。
雖然是一種通用技術，但超聲波傳感器由于有幾個局限性，在做出最終的傳感器選擇之前要考慮：
●由于聲速與溫度和濕度有關，環境條件可能會改變測量的精度。
●雖然檢測區是三維的，但超聲波傳感器只能檢測到離檢測器一定距離的東西，不能反饋物體在感應區的位置，也不能提供任何特征，如形狀或顏色。
●雖然它們的外形尺寸相對較小，可以毫無顧慮地集成到汽車或工業應用中，但超聲波傳感器對于非常小的嵌入式項目來說可能太大。
●像任何傳感器一樣，它們可能變臟、變濕或被凍住，這將導致它們不穩定或無法工作。
●由于它們對聲音的依賴，而聲音又依賴于某種介質，所以超聲波傳感器在真空中無法工作。
超聲波傳感器通常用在哪里？
兩種最常見的超聲波傳感器應用中的第一種是液位感應，因為它們可以檢測任何顏色或不透明的液體，但也是非接觸式的。第二種是一般的物體檢測，因為它們成本低且簡單。具體的物體檢測應用包括車輛的防撞檢測、人員檢測、存在檢測、箱子分類、叉車的托盤檢測、飲料灌裝機的瓶子計數等等。
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