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传感器科普10-超声波传感器-聆听回声的电子声呐.docx
资料介绍
超声波传感器——聆听回声的"电子声呐"
一、什么是超声波传感器？
超声波传感器是一种利用超声波在介质中传播的物理特性来测量距离、检测物体或进行无损检测的装置。超声波是指频率高于20kHz（人耳可听范围上限）的声波，常用工作频率在40kHz~数MHz之间。超声波传感器能够发射超声波脉冲并接收其回波，通过测量超声波在介质中传播的时间来推算距离，实现"回声定位"功能。
二、超声波传感器的工作原理
压电效应与逆压电效应
超声波传感器的核心是压电陶瓷换能器，它利用压电效应和逆压电效应实现电信号与超声波的相互转换：
发射超声波（逆压电效应）：当在压电陶瓷两端施加交变电压时，压电陶瓷会发生机械形变，产生振动，从而向周围介质发射超声波。
接收超声波（压电效应）：当超声波回波作用于压电陶瓷时，压电陶瓷受迫振动，产生电信号，通过检测电信号即可判断回波的存在。
测距原理
超声波测距仪的工作原理类似于蝙蝠的回声定位：传感器发射一束超声波脉冲，超声波在空气中传播，遇到障碍物后反射回来，传感器接收回波。通过测量从发射到接收的时间差，结合超声波在空气中的传播速度（约340m/s），即可计算出传感器与障碍物之间的距离。
距离计算公式为：
其中，为距离，为超声波在介质中的传播速度，为从发射到接收回波的时间差。
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