超声波液位传感器的工作原理及结构组成

　　工作原理

　　超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。

　　结构组成

　　超声波传感器主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。超声传感器的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个传感器的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。

　　超声波传感器的主要性能指标

　　（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，灵敏度也。

　　（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。医疗用的超声传感器的温度比较高，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。

　　如超声波传感器，一个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是谐振器以及，由一个金属片和一个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的一个结合体。谐振器呈喇叭形，目的是能有效地辐射由于振动而产生的超声波，并且可以有效地使超声波聚集在振动器的中央部位。

　　室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于工业机器人的超声波传感器而言，要求其度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。

　　液位传感器的工作原理

　　用静压测量原理：当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压强公式为：Ρ=ρ.g.H+Po式

　　P：变送器迎液面所受压强

　　ρ：被测液体密度

　　g：当地重力加速度

　　Po：液面上大气压

　　H：变送器投入液体的深度

　　同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连；

　　以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，显然，通过测取压强P，可以得到液位深度。

　　液位传感器分类：

　　类为接触式，包括单法兰静压/双法兰差压液位传感器，浮球式液位传感器，磁性液位传感器；

　二类为非接触式，分为超声波液位传感器，雷达液位传感器等。

　　超声波液位传感器的工作原理及结构组成

　　超声波测量液位的基本原理是：由超声探头发出的超声脉冲信号，在气体中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间，即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点：（1）无任何机械传动部件，也不接触被测液体，属于非接触式测量，不怕电磁干扰，不怕酸碱等强腐蚀性液体等，因此性能稳定、可靠性高、寿命长；（2）其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。

　　系统采用的超声波传感器的工作频率为40khz左右。由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间，根据媒质中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而确定液面。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传播速度予以校正，以提高测量精度。计算公式为：

　　v=331.5+0.607t

　　（1）

　　式中：v为超声波在空气中传播速度；t为环境温度。

　　s=v

　　×t/2=v×（t1－t0）/2

　　（2）

　　式中：s为被测距离；t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差；t1为超声回波接收时刻；t0为超声脉冲发射时刻。利用mcu的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离s。由于本系统的mcu选用了具有soc特点的混合信号处理器，其内部集成了温度传感器，因此可利用软件很方便的实现对传感器的温度补偿。

　　超声波液位计的工作原理是什么？

　　超声波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表。在测量中超声波脉冲由传感器（换能器）发出，声波经液体表面反射后被同一传感器接收或超声波接收器，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。 由于采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。超声波液位计可采用二线制、三线制或四线制技术，二线制为：供电与信号输出共用；三线制为：供电回路和信号输出回路独立，当采用直流24v供电时，可使用一根3芯电缆线，供电负端和信号输出负端共用一根芯线；四线制为：当采用交流220v供电时，或者当采用直流24v供电，要求供电回路与信号输出回路完全隔离时，应使用一根4芯电缆线。直流或交流供电，具有4~20mADC，高低位开关量输出。量程范围：0-50米，多种形式可选，适合各种腐蚀性、化工类场合，精度高，远传信号输出，PLC系统监控。工作原理：

　　超声波液位计工作原理如图所示,超声波液位计一般采用收发合一的陶瓷超声波换能器,声波的发射和接收都由同一个探头完成。探头向被测液面发射超声波信号,超声波由探头经传播介质传播至被测液面,在液面上形成反射,反射波沿原路径传播至探头,被探头接收。

　　超声波传感器的工作原理是什么？

　　原理如下：超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类

　　电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等

　　压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波同时它接收到超声波时也能转变成电能所以它可以分成发送器或接收器

　　以下是超声波传感器的相关介绍：1、组成部分：常用的超声波传感器由压电晶片组成既可以发射超声波也可以接收超声波

　　小功率超声探头多作探测作用

　　它有许多不同的结构可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头发射、一个探头接收）等

　　2、性能指标：超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片

　　构成晶片的材料可以有许多种

　　晶片的大小直径和厚度也各不相同因此每个探头的性能不同使用前必须预先了解它的性能

　　超声波传感器的工作原理是什么

　　超声波传感器的主要材料是压电晶体和镍铁铝合金。由压电晶体构成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转化为机械振荡产生超声波，同时在接收超声波时也可以转化为电能。

　　超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20kHz的机械波。它具有频率高、波长短、衍射现象小、方向性特别好的特点，可以变成射线定向传播。超声波对液体和固体有很强的穿透能力，尤其是对阳光不透明的固体。超声波在撞击杂质或界面时，会产生显著的反射，形成反射回波，在撞击运动物体时，会产生多普勒效应。超声波传感器使用声学介质，以非接触和无磨损的方式检测被检测物体。超声波传感器可以检测透明或有色物体、金属或非金属物体、固体、液体和粉状物质。它的检测性能几乎不受任何环境条件的影响，包括烟尘环境和雨天。

　　超声波传感器的工作原理？？

　　超声波传感器的工作原理：

　　超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成，换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中辐射；而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收波产生机械振动，将其变换成电能量，作为传感器接收器的输出，从而对发送的超进行检测.而实际使用中，用作发送传感器的陶瓷振子也可以用作接收器传感器社的陶瓷振子。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。

　　简介：

　　超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。超声波传感器可以对集装箱状态进行探测，可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。

　　主要应用：

　　超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

　　超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、等方面。

　　超声波距离传感器可以广泛应用在物位（液位）监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便， 防水型，发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接，也提供发射夹角较大的探头。