超声波传感器结构&工作原理

超声波传感器

        超声波陶瓷测距器是利用压电陶瓷的电能—机械能相互转换的功能，在压电陶瓷上加一电信号后，产生机械振动，发射超声波；而当超声波振动作用于压电陶瓷时，就会有电信号输出。

                   

1、通用型超声波传声器

     通用型超声波陶瓷测距器结构如图3，在用两片直径为8.0mm、厚度为0.3mm的压电陶瓷粘合成双膜片振子的中央，开Φ0.8mm的孔，且孔中粘有铝制圆锥状谐振子，再把压电谐振子的结圆部分弹性固定在底板上。当传声器用作接受超声波用时，超声波信号由圆锥谐振子汇集并通过轴向传导至双膜片中央，双膜片谐振，进而在压电元件的两面的电极产生信号电压；如若加信号电压于双膜片振子时，双膜片振子产生振动，再由圆锥状谐振子向空中发射超声波，因为超声波传声器利用压电陶瓷振子的谐振特性，所以发射 时输出的声压和接收时的灵敏度都具有频率选择性。图4例示了这种器件的频率特性。

                     

2、防水型超声波测距器（倒车雷达）

     防水型传声器具有是水滴和灰尘难于附着的特点，其形状是密封型；振动外壳的设计，要考虑到压电陶瓷元件便于粘贴在外壳上而成为一体，还要能形成高效的振动部分；振动外壳的侧面既要便于与计测仪器装配，又不要影响振动。图5显示了较好能满足上述要求的振动外壳结构。如图所示，圆锥台形振动外壳的上内侧粘有压电元件，该振动外壳的上部分成为振动部分。图6是防水型超声波陶瓷传声器的结构图。

3、窄指向型超声波传声器

     超声波用于照相机自动对焦距等准确测距方面，超声波波束的指向性必须尖锐；又为快速准确测距，必须要求这种超声波传声器的脉冲响应优越，过渡性良好，灵敏度高。此种器件的结构如图7所示；其音响变换部分与通用型超声波陶瓷传声器的相同，在双膜片的中央部分用结合轴与圆锥状谐振子连成为一体。在圆锥状谐振子的边缘部分装有圆环状弹性橡胶减震器，使之与圆筒状外壳固定。在电--声变换部分的前面，设有超声波波束整形板，它是对应锥状谐振子的振动模式设置了几个开口。超声波波束整形板能使在装喇叭板的情况下，不仅波束指向性尖锐，且具有能显著地抑制波束旁瓣的作用。