超聲波傳感器結(jié)構(gòu)&工作原理

超聲波傳感器

        超聲波陶瓷測距器是利用壓電陶瓷的電能—機械能相互轉(zhuǎn)換的功能，在壓電陶瓷上加一電信號后，產(chǎn)生機械振動，發(fā)射超聲波；而當超聲波振動作用于壓電陶瓷時，就會有電信號輸出。

1、通用型超聲波傳聲器

     通用型超聲波陶瓷測距器結(jié)構(gòu)如圖3，在用兩片直徑為8.0mm、厚度為0.3mm的壓電陶瓷粘合成雙膜片振子的中央，開Φ0.8mm的孔，且孔中粘有鋁制圓錐狀諧振子，再把壓電諧振子的結(jié)圓部分彈性固定在底板上。當傳聲器用作接受超聲波用時，超聲波信號由圓錐諧振子匯集并通過軸向傳導(dǎo)至雙膜片中央，雙膜片諧振，進而在壓電元件的兩面的電極產(chǎn)生信號電壓；如若加信號電壓于雙膜片振子時，雙膜片振子產(chǎn)生振動，再由圓錐狀諧振子向空中發(fā)射超聲波，因為超聲波傳聲器利用壓電陶瓷振子的諧振特性，所以發(fā)射 時輸出的聲壓和接收時的靈敏度都具有頻率選擇性。圖4例示了這種器件的頻率特性。

2、防水型超聲波測距器（倒車雷達）

     防水型傳聲器具有是水滴和灰塵難于附著的特點，其形狀是密封型；振動外殼的設(shè)計，要考慮到壓電陶瓷元件便于粘貼在外殼上而成為一體，還要能形成高效的振動部分；振動外殼的側(cè)面既要便于與計測儀器裝配，又不要影響振動。圖5顯示了較好能滿足上述要求的振動外殼結(jié)構(gòu)。如圖所示，圓錐臺形振動外殼的上內(nèi)側(cè)粘有壓電元件，該振動外殼的上部分成為振動部分。圖6是防水型超聲波陶瓷傳聲器的結(jié)構(gòu)圖。

3、窄指向型超聲波傳聲器

     超聲波用于照相機自動對焦距等準確測距方面，超聲波波束的指向性必須尖銳；又為快速準確測距，必須要求這種超聲波傳聲器的脈沖響應(yīng)優(yōu)越，過渡性良好，靈敏度高。此種器件的結(jié)構(gòu)如圖7所示；其音響變換部分與通用型超聲波陶瓷傳聲器的相同，在雙膜片的中央部分用結(jié)合軸與圓錐狀諧振子連成為一體。在圓錐狀諧振子的邊緣部分裝有圓環(huán)狀彈性橡膠減震器，使之與圓筒狀外殼固定。在電--聲變換部分的前面，設(shè)有超聲波波束整形板，它是對應(yīng)錐狀諧振子的振動模式設(shè)置了幾個開口。超聲波波束整形板能使在裝喇叭板的情況下，不僅波束指向性尖銳，且具有能顯著地抑制波束旁瓣的作用。