【48812】超声波传感器测距原理与模块运用

　　人类耳朵能听到的声波频率为20HZ～20KHz。当声波的振荡频率大于20KHz或小于20Hz时，咱们便听不见了。因而，咱们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。因其方向性好，穿透能力强，易于取得较会集的声能，在水中传达间隔远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、灭菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有许多的运用。如超声波清洗机，超声波加湿器，医学查看B超，彩超，超声波探伤仪等。

　　声响是由振荡发生的，可以发生超声波的设备便是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或许超声探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接纳超声波。构成晶片的资料可以有许多种。晶片的巨细，如直径和厚度也各不相同，因而每个探头的功用是不同的，运用前有必要预先了解它的功用。

　　常用的是压电式超声波发生器，是使用压电晶体的谐振来作业的。超声波传感器探头内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的南北极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振荡，便发生超声波。反之，假如两电极间未外加电压，当共振板接纳到超声波时，将压榨压电晶片作振荡，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接纳器了。 超声波传感器是使用压电效应的原理将电能和超声波彼此转化，即在发射超声波的时分，将电能转换成超声波发射出去;而在接纳时，则将超声振荡转换成电信号。

　　最常用的超声测距的办法是回声勘探法，如下图，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的一起计数器开端计时，超声波在空气中传达，途中碰到障碍物面阻挠就当即反射回来，超声波接纳器收到反射回的超声波就立马中止计时。超声波在空气中的传达速度为340m/s，依据计时器记载的时刻t，就可以计算出发射点距障碍物面的间隔s，即：s=340t/2

　　超声波发射电路：由555定时器发生40KHZ的脉冲信号，加到超声波探头的引脚上，使内部的压电晶片发生共振，向外发射超声波。

　　超声波接纳电路： 因为超声波接纳探头发生的电信号十分弱，有必要进行扩大处理，下图，由晶体管和运算扩大器LM324构成扩大电路，对接纳信号扩大后，驱动继电器。

　　一般选用集成的信号扩大器芯片，对信号进行扩大处理。CX20106是SONY公司的专用集成前置扩大器，由前置扩大器、限幅扩大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。其间的前置扩大器具有自动增益控制功用，可以确保在超声波传感器接纳较远反射信号输出弱小电压时扩大器有较高的增益,在近间隔输入信号强时扩大器不会过载。