超聲波距離傳感器技術(shù)原理

　　超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：

　?。?）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量大，靈敏度也高。

　?。?）工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不產(chǎn)生失效。超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。

　　（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

我們都知道超聲波傳感器分為發(fā)射、接收、收發(fā)一體3種，但發(fā)射和接收的原理分別是怎樣的呢？當(dāng)從超聲波發(fā)射傳感器輸入頻率為40KHz的脈沖電信號(hào)時(shí)，壓電晶體會(huì)因變形而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率在20KHz以上，由此形成了超聲波。那么該超聲波經(jīng)錐形共振盤共振放大后定向發(fā)射出去；隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能硬件以及智能家電等與人們生活息息相關(guān)的產(chǎn)品逐步走上互聯(lián)互通的道路，這些都為智能家電的發(fā)展創(chuàng)造了全新的空間。接收傳感器接收到發(fā)射的超聲波信號(hào)后，促使壓電晶片變形而產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)放大器放大電信號(hào)。

發(fā)射頭是利用壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生超聲波的，就是在發(fā)射頭不斷給出一定頻率的如40KHz的電壓信號(hào)，就可以產(chǎn)生超聲波?？梢钥紤]利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然功率不大的可以用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

超聲波傳感器的頻率主要有2種，分別是25KHz和40KHz；超聲波是一種頻率大于20KHz的音波。發(fā)射式的傳感器本身發(fā)射超聲波，再接受反饋的超聲波；接收式的傳感器本身不發(fā)射超聲波，是通過(guò)傳感器接收超聲波，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)行測(cè)量。

對(duì)于智能家居來(lái)說(shuō)，傳感器扮演著相當(dāng)于人的眼睛、耳朵、鼻子等的功能，是所有分析數(shù)據(jù)的入口，沒(méi)有了傳感系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)無(wú)疑是“殘疾”的系統(tǒng)，它沒(méi)有自我感知能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能。傳感器及其解決方案可以不斷電判斷用戶的身體與生活狀態(tài)、深度學(xué)習(xí)用戶的喜好，連續(xù)監(jiān)測(cè)用戶的生命特征的信號(hào)、監(jiān)控家居設(shè)備狀態(tài)以及室內(nèi)外的環(huán)境與天氣，這對(duì)智能家居實(shí)現(xiàn)真正的人性化創(chuàng)造了基礎(chǔ)。在未來(lái)，傳感器的技術(shù)將更精準(zhǔn)、迅速。所謂精準(zhǔn)就是為系統(tǒng)提供對(duì)口、有效的數(shù)據(jù)，也就是不會(huì)誤報(bào)、漏報(bào)等情形；超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。準(zhǔn)確就是提供精度更高、誤差范圍更小的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不會(huì)失真；迅速就是反應(yīng)靈敏度高、響應(yīng)快，以滿足智能家居應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

傳感器工作原理介紹

在當(dāng)前的空氣凈化領(lǐng)域，空氣質(zhì)量傳感器幾乎已經(jīng)成為凈化設(shè)備的標(biāo)配附件，其作用是對(duì)空氣中的PM2．5等顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，工作原理如下：

在傳感器內(nèi)部設(shè)有恒定光源（如紅外發(fā)光二極管），空氣通過(guò)光線時(shí)，其中的顆粒物會(huì)對(duì)其進(jìn)行散射，造成光強(qiáng)的衰減。其相對(duì)衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。

在與光源對(duì)角的另一側(cè)設(shè)有光線探ce器（如光電晶體管），它能夠探測(cè)到被顆粒物反射的光線，并根據(jù)反射光強(qiáng)度輸出PWM信號(hào)（脈寬調(diào)制信號(hào)），從而判斷顆粒物的濃度。對(duì)于不同粒徑的顆粒物（如PM10和PM2．5），其能夠輸出多個(gè)不同的信號(hào)加以區(qū)分。接收傳感器接收到發(fā)射的超聲波信號(hào)后，促使壓電晶片變形而產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)放大器放大電信號(hào)。