超聲波(bō)傳感器(qì)的(dí)全麵(miàn)介紹(shào)
超(chāo)聲(shēng)波(bō)傳感(gǎn)器(qì)超(chāo)聲(shēng)波(bō)探頭主要由(yóu)壓(yā)電(diàn)晶片(piàn)組(zǔ)成(chéng)，既(jì)可以(yǐ)發射超聲(shēng)波，也可以接收(shōu)超(chāo)聲波
。小功率超(chāo)聲探(tàn)頭多(duō)作探測作用
。它有(yǒu)許(xǔ)多(duō)不同的(dí)結(jié)構(gòu)，可分直探(tàn)頭(tóu)（縱(zòng)波），斜探頭（橫波），表(biǎo)麵(miàn)波探頭(tóu)（表(biǎo)麵波），蘭(lán)姆波(bō)探頭（蘭姆波），雙探(tàn)頭(tóu)（一(yī)個探頭反射，一個探頭接收）等
。

超聲(shēng)波(bō)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)是(shì)利用(yòng)超聲波的(dí)特(tè)性研製而成(chéng)的傳(chuán)感器(qì)
。超(chāo)聲(shēng)波是一種(zhǒng)振(zhèn)動(dòng)頻 率(shuài)高於(yú)聲波的機械(xiè)波，由換(huàn)能晶片在電(diàn)壓的(dí)激勵下(xià)發生振動(dòng)產生的，它具(jù)有頻(pín)率(shuài)高，波(bō)長短，繞(rào)射現象(xiàng)小，特(tè)別是(shì)方(fāng)向性(xìng)好，能(néng)夠成為射(shè)綫(xiàn)而定向傳播(bō)等(děng)特點
。超聲(shēng)波對液(yè)體，固體的穿透本(běn)領很大，尤其(qí)是(shì)在陽(yáng)光不透(tòu)明的(dí)固體(tǐ)中，它可穿透(tòu)幾十(shí)米的(dí)深度(dù)
。超聲波碰到雜(zá)質或分(fēn)界(jiè)麵會產(chǎn)生顯著(zhù)反(fǎn)射形成(chéng)反(fǎn)射(shè)成回(huí)波，碰(pèng)到(dào)活動物體(tǐ)能產生(shēng)多(duō)普勒效應(yīng)
。因(yīn)此超聲(shēng)波檢(jiǎn)測廣泛應用(yòng)在(zài)工(gōng)業，國(guó)防，生(shēng)物醫(yī)學等(děng)方(fāng)麵以超(chāo)聲波(bō)作為檢測(cè)手(shǒu)段，必(bì)須產(chǎn)生超聲波(bō)和(hé)接收(shōu)超(chāo)聲波(bō)
。完成這(zhè)種功(gōng)能的(dí)裝(zhuāng)置(zhì)就是超聲波傳(chuán)感(gǎn)器，習慣(guàn)上(shàng)稱(chēng)為(wéi)超聲換能器，或者(zhě)超聲探(tàn)頭
。

超聲波(bō)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的(dí)主要(yào)性能指標 超聲探頭(tóu)的(dí)核心(xīn)是(shì)其塑(sù)料(liào)外(wài)套或者(zhě)金屬(shǔ)外(wài)套中(zhōng)的一(yī)塊(kuài)壓(yā)電晶片(piàn)
。構(gòu)成晶片的材料(liào)可(kě)以(yǐ)有(yǒu)許多(duō)種
。晶(jīng)片(piàn)的大(dà)小，如直徑(jìng)和(hé)厚度(dù)也(yě)各(gè)不相同，因(yīn)此每(měi)個探頭(tóu)的(dí)性能(néng)是不同的，我們使用前(qián)必(bì)須預(yù)先了解它的(dí)性能
。

超聲波(bō)傳感(gǎn)器的主要性能(néng)指標包(bāo)括：
（1）工(gōng)作頻(pín)率(shuài)
。工作頻率就(jiù)是(shì)壓電晶(jīng)片的(dí)共振(zhèn)頻(pín)率(shuài)
。當(dāng)加到(dào)它(tā)兩(liǎng)端的(dí)交流電壓的頻率(shuài)和(hé)晶片(piàn)的共振頻(pín)率(shuài)相等(děng)時，輸出的能量zui大，靈敏(mǐn)度也zui高
。
（2）工作(zuò)溫(wēn)度
。由於壓(yā)電(diàn)材料(liào)的居裏點(diǎn)一般(bān)比較高(gāo)，特別時診斷(duàn)用超(chāo)聲波探頭使用功率(shuài)較(jiào)小，所以(yǐ)工(gōng)作溫度比較低，可以長時間地(dì)工作而(ér)不產生(shēng)失(shī)效
。醫(yī)療(liáo)用的(dí)超(chāo)聲探頭的(dí)溫度比較高，需(xū)要單(dān)獨(dú)的(dí)製冷設備(bèi)
。
（3）靈敏度(dù)
。主要(yào)取決(jué)於(yú)製造晶(jīng)片本身
。機電耦(ǒu)合係數大，靈(líng)敏度高(gāo)；反(fǎn)之(zhī)，靈敏度低
。

超(chāo)聲(shēng)波傳感器(qì)主要材(cái)料有壓電(diàn)晶體(tǐ)（電致(zhì)伸(shēn)縮）及(jí)鎳鐵鋁合金(jīn)（磁致伸(shēn)縮）兩類(lèi)
。電(diàn)致(zhì)伸縮(suō)的(dí)材料(liào)有鋯(gào)鈦(tài)酸(suān)鉛（PZT）等
。壓電晶體組(zǔ)成的(dí)超聲(shēng)波(bō)傳(chuán)感(gǎn)器是一種可(kě)逆(nì)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)，它可以將電(diàn)能轉變(biàn)成機(jī)械(xiè)振(zhèn)蕩而產(chǎn)生超(chāo)聲(shēng)波，同時它接(jiē)收到超(chāo)聲波時，也(yě)能(néng)轉(zhuǎn)變成(chéng)電能(néng)，所以(yǐ)它可(kě)以分成(chéng)發(fā)送(sòng)器或接收器
。有的超聲波(bō)傳(chuán)感器既(jì)作發送，也(yě)能(néng)作(zuò)接(jiē)收
。這(zhè)裏僅(jǐn)介紹小型(xíng)超(chāo)聲(shēng)波傳感器(qì)，發(fā)送(sòng)與接收略有差別，它適用於(yú)在(zài)空氣中傳(chuán)播(bō)，工作頻率(shuài)一般為(wéi)23-25KHZ及40-45KHZ
。這類(lèi)傳(chuán)感器(qì)適用(yòng)於(yú)測距(jù)，遙(yáo)控，防盜(dào)等(děng)用途(tú)
。該種有(yǒu)T/R-40-60，T/R-40-12等
。另(lìng)有(yǒu)一種密(mì)封式(shì)超聲波(bō)傳感器（MA40EI型(xíng)），它(tā)的特(tè)點是(shì)具有防水作用（但不(bù)能(néng)放入(rù)水(shuǐ)中(zhōng)），可以作(zuò)料位及(jí)接近(jìn)開關用，它的性能較(jiào)好
。超(chāo)聲(shēng)波(bō)應(yīng)用(yòng)有三種基本(běn)類型，透(tòu)射(shè)型用於遙控(kòng)器，防(fáng)盜(dào)報(bào)警器，自動門，接(jiē)近開關(guān)等；分(fēn)離式反射型用於(yú)測距，液位或料位；反射型(xíng)用(yòng)於材料探(tàn)傷(shāng)，測厚(hòu)等
。

室外(wài)用(yòng)途的超聲波傳(chuán)感(gǎn)器-超聲波測(cè)厚(hòu)儀(yí)傳感(gǎn)器必(bì)須(xū)具有(yǒu)良(liáng)好(hǎo)的(dí)密(mì)封性，以便防(fáng)止露水，雨水和灰(huī)塵的侵入(rù)
。壓(yā)電陶(táo)瓷被(bèi)固定(dìng)在金屬(shǔ)盒體的(dí)頂部內(nèi)側
。底(dǐ)座(zuò)固(gù)定在盒體(tǐ)的開口端，並(bìng)且使(shǐ)用樹(shù)脂(zhī)進(jìn)行覆(fù)蓋(gài)
。對(duì)應用(yòng)於(yú)工(gōng)業機器(qì)人(rén)的(dí)超聲波(bō)傳(chuán)感器而(ér)言，要(yào)求其度要達(dá)到1mm，並(bìng)且(qiě)具(jù)有較強(qiáng)的超(chāo)聲波(bō)輻(fú)射
。

利(lì)用(yòng)常(cháng)規(guī)雙(shuāng)壓(yā)電晶(jīng)片元件振(zhèn)動器(qì)的(dí)彎曲(qū)振(zhèn)動(dòng)，在(zài)頻(pín)率高於(yú)70kHz的情(qíng)況(kuàng)下，是(shì)不(bù)可能達(dá)到此目的的
。所以，在(zài)高頻(pín)率探測中，必須(xū)使(shǐ)用(yòng)垂直(zhí)厚(hòu)度(dù)振(zhèn)動模(mó)式的(dí)壓電陶(táo)瓷
。在這種(zhǒng)情(qíng)況下(xià)，壓電陶(táo)瓷(cí)的聲(shēng)阻抗與空氣的(dí)匹(pǐ)配就變得十分重(zhòng)要
。壓電(diàn)陶瓷的聲(shēng)阻抗為2.6×107kg/m2s，而空(kōng)氣(qì)的聲阻抗(kàng)為4.3×102kg/m2s
。5個(gè)冪(mì)的差(chà)異會(huì)導致(zhì)在(zài)壓電(diàn)陶瓷振動(dòng)輻射(shè)表麵上的(dí)大(dà)量損失
。一種(zhǒng)特(tè)殊材料(liào)粘(nián)附在壓(yā)電陶瓷上，作(zuò)為(wéi)聲匹配層，可(kě)實(shí)現與(yǔ)空氣的(dí)聲(shēng)阻抗(kàng)相匹配
。這種(zhǒng)結(jié)構可以使超(chāo)聲(shēng)波傳(chuán)感器(qì)在(zài)高(gāo)達數百kHz頻(pín)率(shuài)的(dí)情況(kuàng)下，仍然(rán)能(néng)夠正(zhèng)常工作
。