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。接收传感器接收到发射的超声波信号后,促使压电晶片变形而产生电信号,通过放大器放大电信号。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效应。因此超声波检测广泛应用在工业、、生物***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。
超声波探头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。
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。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。 超声波探头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。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。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。构成晶片的材料可以有许多种。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shou器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。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shou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,作为传感器接手器的输出,从而对发送的超声波进行检测。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。
纵观当前国内发展,我国传感器根据应用领域可分为工业、汽车电子、通信电子、消费电子四大类。其中,工业和汽车电子产品用传感器占比约42%,而发展快的是汽车电子和通信电子应用市场。智能家庭安防系统由三部分组成,其中,家庭无线传感器网络、互联网、监控终端依次对应物联网的感知层、网络层、应用层。根据用途则可分为力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。
从传感器相关企业发展情况来看,小而散是当前传感器产业的显著特征。统计,截至2015年底,我国从事传感器生产和研发的企、***共1700余家,从事MEMS研制、生产的企业有170余家,其中中小型企业占比约94%。
对于智能家居来说,传感器扮演着相当于人的眼睛、耳朵、鼻子等的功能,是所有分析数据的入口,没有了传感系统的智能家居系统无疑是“***”的系统,它没有自我感知能力,无法实现真正意义上的智能。传感器及其解决方案可以不断电判断用户的身体与生活状态、深度学习用户的喜好,连续监测用户的生命特征的信号、监控家居设备状态以及室内外的环境与天气,这对智能家居实现真正的人性化创造了基础。在未来,传感器的技术将更精准、迅速。超声波探头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。所谓精准就是为系统提供对口、有效的数据,也就是不会误报、漏报等情形;准确就是提供精度更高、误差范围更小的数据,保证数据不会失真;迅速就是反应灵敏度高、响应快,以满足智能家居应用场景的需求。
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