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超聲波傳感器有哪些結構組成

閱讀:2858        發布時間:2020-2-21

超聲波傳感器主要由如下四個部分構成:
1.發送器:通過振子(一般為陶瓷制品,直徑約為15 mm)振動產生超聲波并向空中幅射。

 

2.接收器:振子接收到超聲波時,根據超聲波發生相應的機械振動,并將其轉換為電能量,作為接收器的輸出。
 

3.控制部分:通過用集成電路控制發送器的超聲波發送,并判斷接收器是否接收到信號(超聲波),以及已接收信號的大小。
 

4.電源部分:超聲波傳感器通常采用電壓為DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 %外部直流電源供電,經內部穩壓電路供給傳感器工作。超聲波測量液位的基本原理是:由超聲探頭發出的超聲脈沖信號,在氣體中傳播,遇到空氣與液體的界面后被反射,接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間,即可換算出距離或液位高度。

 

超聲波測量方法有很多其它方法不可比擬的優點:

(1)無任何機械傳動部件,也不接觸被測液體,屬于非接觸式測量,不怕電磁干擾,不怕酸堿等強腐蝕性液體等,因此性能穩定、可靠性高、壽命長;

 

(2)其響應時間短可以方便的實現無滯后的實時測量。
系統采用的超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發射傳感器發出超聲波脈沖,傳到液面經反射后返回接收傳感器,測出超聲波脈沖從發射到接收到所需的時間,根據媒質中的聲速,就能得到從傳感器到液面之間的距離,從而確定液面。考慮到環境溫度對超聲波傳播速度的影響,通過溫度補償的方法對傳播速度予以校正,以提高測量精度。計算公式為:
V=331.5+0.607T (1)
式中:V為超聲波在空氣中傳播速度;T為環境溫度。
S=V ×t/2=V×(t1-t0)/2 (2)

 

式中:S為被測距離;t為發射超聲脈沖與接收其回波的時間差;t1為超聲回波接收時刻;t0為超聲脈沖發射時刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻,根據以上公式,用軟件編程即可得到被測距離S。由于本系統的MCU選用了具有SOC特點的混合信號處理器,其內部集成了溫度傳感器,因此可利用軟件很方便的實現對傳感器的溫度補償。

 

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