超聲波流量計傳感器在控制系統探討  十二

3 超聲波傳感器

3.1 超聲波傳感器工作的基本原理

超聲波傳感器是實現聲、電轉換的裝置，又稱超聲換能器或超聲波探頭。這種裝置能發射超聲波和接收超聲波回波，并轉換成相應電信號。目前常見的超聲波發射和接收器件的標稱頻率一般為40kHz，頻率取得太低，外界雜音干擾較多，太高在傳播過程中衰減較大。按作用原理不同，超聲波傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數種，其中壓電陶瓷晶片制成的換能器最為常用[17]。在原理上利用壓電陶瓷材料在電能與機械能之間相互轉換的功能。

這種傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。需用的壓電材料較少，價格低廉且非常適用于氣體和液體介質中。在壓電陶瓷片加有大小和方向不斷變化的交流電壓時，據逆壓電效應，就會使壓電陶瓷晶片產生機械變形，這種機械變形的大小和方向是于外加電壓的大小和方向成正比的。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為f 的電壓脈沖，晶片就會產生同頻率的機械振動。這種機械振動推動空氣等媒質，便會發出超聲波。反之，如在壓電陶瓷晶片上有超聲波作用，將會使其產生機械變形，這種機械變形使壓電陶瓷晶片產生頻率與超聲波相同的電信號。

 超聲波流量計