什么是超声传感器(超声波传感器)

超声传感器是利用超声波的发射、反射、接收原理,把声波信号转换成电信号的测距 / 检测传感器,介质是超声波(频率>20kHz,人耳听不到)。

一、基本工作原理

  1. 内部压电陶瓷晶片通电振动,向外发射高频超声波;

  2. 声波遇到障碍物发生反射,形成回波;

  3. 传感器接收反射声波,再转化为电信号;

  4. 通过声波往返时间 × 声速,计算出与物体的距离:

  • 发射探头:产生超声波

  • 接收探头:捕捉反射声波(很多产品收发一体)

  • 信号处理电路:放大、滤波、计算距离、输出信号

三、主要特点

优点

  1. 不受颜色、透光性影响:透明玻璃、黑色物体、粉尘、水雾环境都能用;

  2. 非接触测量,不磨损被测物;

  3. 成本低、结构简单、抗电磁干扰强;

  4. 可测固体、液体,适合工业、安防、自动化。

局限

  1. 软质吸音材料(海绵、棉花)会吸收声波,测距不准;

  2. 高温、强气流、真空环境无法使用(声波需要空气介质传播);

  3. 近距离存在盲区,极小距离无法检测;

  4. 温度会改变声速,高场景需要温度补偿。

四、常见分类与应用场景

1. 测距型(常用)

  • 汽车倒车雷达、自动泊车、毫米波雷达辅助;

  • 扫地机器人避障、自动门感应、电梯防夹;

  • 液位检测:水箱、污水池非接触测水位;

  • 流水线物料有无检测、料仓料位监测。

2. 流量 / 流速型超声传感器

管道外壁夹持式超声波流量计,不用破坏管道,测量液体、气体流量。

3. 探伤型(工业超声检测)

工业无损探伤:检测金属焊缝、铸件内部裂纹、缺陷;超声测厚:钢板、管材厚度测量。

4. 医疗超声传感器(B 超探头)

医用彩超探头,向人体发射超声波,接收脏器反射成像,属于高频超声传感器。

5. 其他

超声波清洗、超声波雾化、风速风向检测、停车场车位检测器。

五、和红外、激光传感器简单区分

  • 红外:易受强光、深色物体干扰;

  • 激光:高,但粉尘、透明物体容易失效,价格贵;

  • 超声:适应恶劣粉尘、水汽环境,中等,性价比。