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超声波传感器有什么用途?

2021-01-23 00:00:00


超声波传感器的工作原理是发出声波,其频率太高,人类无法听到。然后,他们等待声音被反射回去,然后根据所需时间计算距离。这类似于雷达测量撞击物体后无线电波返回所需的时间。


虽然某些传感器使用单独的声音发射器和接收器,但也可以将它们组合到一个封装设备中,使超声波元件在发射和接收信号之间交替变化。与单独的元件相比,这种类型的传感器可以用更小的包装来制造,这对于尺寸偏高的应用场合非常方便。


尽管雷达和超声波传感器可以用于某些相同的目的,但基于声音的传感器也很容易获得(在某些情况下只需花费几美元就可以使用),在某些情况下,它们可能比雷达更有效地检测物体。

超声波传感器

例如,尽管雷达甚至是基于光的传感器都很难正确处理透明塑料,但超声波传感器对此没有任何问题。实际上,它们不受所检测材料的颜色的影响。


另一方面,如果物体是由吸收声音的材料制成的,或者其形状使其反射声波远离接收器,则读数将不可靠。


如果需要测量到传感器的特定距离,可以根据以下公式计算:


距离=½T x C


(T =时间,C =声音速度)


在20°C(68°F)时,声速为343米/秒(1125英尺/秒),但这取决于温度和湿度。


经过特殊改装的超声波传感器也可以在水下使用。但是,在水中,声音的速度是在空气中的4.3倍,因此必须对计算进行重大调整。



那么我们在哪里可以使用这些传感器?想到机器人导航以及工厂自动化。水位感测是另一种很好的用法,可以通过将一个传感器放置在水面上方来实现。另一个水上应用是使用这些传感器来“看到”水体的底部,该底部穿过水,但从下面的底部表面反射。


尽管可能不会立即显而易见,但是如果配置正确,超声波传感器甚至可以测量流体流速。在最简单的情况下,发射器和接收器(在此配置中是分开的)与流体流对齐。由于声音正在通过移动的介质传播,因此相对于这些元素的声音速度将随流体速度而增加或减少。通过将这两个元素彼此对齐,并根据两者之间的三角关系计算有效速度增加,可以将其应用于管道内流动。


通过使用来自多个超声元件的数据,可以提高流量精度,从而使结果到百分之一的误差。


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