超声波传感器是什么？应用有哪些？

1.超声波传感器是什么

超声波传感器是一种发出超声波,然后检测反射波的延迟,根据声速计算目标与物体之间的距离的传感器;超声波传感器的结构超声波探头按其结构可分为直探头、斜探头、双探头和液浸探头等,按其工作原理又可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等,其中以压电式最为常用。

2.超声波传感器的性能指标

超声波传感器的主要性能指标，包括：

(1) 工作频率：工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。

(2) 工作温度：由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。

(3) 灵敏度：主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高;反之，灵敏度低。

3.超声波传感器的主要应用

(1)超声波传感器在机器人自主避障中的应用

伴随着计算机技术、传感器技术、人工智能的发展，移动机器的避障及自主导航技术已经取得了丰硕的研究成果。移动机器人的自主寻路要求已经从之前简单的功能实现提升到可靠性、通用性、高效率上来，因此对其相关技术提出了更高的要求。

实现机器人自主导航有个基本要求：避障。 实现避障与导航的必要条件是环境感知， 需要通过传感器获取周围环境信息，包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息，因此传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。

避障使用的传感器主要有超声波传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感器等。

超声波传感器检测距离原理是：测出发出超声波至再检测到发出的超声波的时间差，同时根据声速计算出物体的距离。由于超声波在空气中的速度与温湿度有关，在比较精确的测量中，需把温湿度的变化和其它因素考虑进去。

超声波传感器一般作用距离较短，普通的有效探测距离都在5到10米之间，但是会有一个最小探测盲区，一般在几十毫米。由于超声传感器的成本低，实现方法简单，技术成熟，是移动机器人中常用的传感器。

(2)超声波传感器解决飞机高空结冰探测的难题

超声波传感器 能够在真实的发动机结冰环境下探测到冰粒积聚，并且传感器还具有足够的敏感度区分积聚的轻重程度，能有效测量积聚强度。单个超声波传感器对于探测是否结冰就已经足够，但由于尺寸、重量和功耗都很小，可以安装多个探测器组成的阵列，这样就可以提供冰层覆盖范围的详细数据。

(3)超声波传感器的测距在智能泊车中的应用

汽车的倒车雷达应用了超声波测距系统，目前有两种常用的超声波测距方案。一种是基于单片机或者嵌入式设备的超声波测距系统，一种是基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)的超声波测距系统。

(4)超声波传感器用于智能手机的指纹认证

通过微纳机电系统(MEMS)技术开发的传感器具备超声波发送器和接收器的二维阵列，利用照射到指尖的超声波的反射来读取指纹。在手指沾水的状态下也能准确读取，而且在有人企图利用印有指纹的纸张等进行作弊认证时，也可以识穿。还能进行距离手指表面几百μm左右的深层扫描。

(5)超声波传感器在医学上的应用

超声波在医学上的应用主要是诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。因而推广容易，受到医务工作者和患者的欢迎。

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