超聲波和超聲波傳感器的電路介紹公開

超聲波和超聲波傳感器的電路介紹公開

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器，用來測量物體的距離。首先，超聲波傳感器會發射一組高頻聲波，一般為40-45KHz，當聲波遇到物體后，就會被反彈回，并被接受到。通過計算聲波從發射到返回的時間，再乘以聲波在媒介中的傳播速度（344米/秒，空氣中），就可以獲得物體相對于傳感器的距離值了。

　　超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。

　　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，因此每個探頭的性能是不同的。超聲波傳感器的主要性能指標包括：

　（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量*大，靈敏度也*高。

　（2）工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。

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

1．超聲波發射電路

發射電路主要由U1(74LS04/CD4069)和超聲波發生換能器組成，單片機端口P3.4輸出40KHz方波信號一路經**反向器后送超聲波發生換能器T的一個電極，另一路經兩級反向器后送超聲波發生換能器T的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波發生換能器T的兩端，可以提高超聲波發射強度。輸出端采用兩個反向器并聯，用以提高驅動能力。

超聲波傳感器用萬用表直接測試是沒有什么反映的。要想測試超聲波傳感器的好壞可以照圖1-42所示，搭一個音頻振蕩電路，當C1為3900pF時，在反相器8腳與10腳間可產生一個1.9kHz左右的音頻信號。把要檢測的超聲波傳感器（發射和接收）接在8腳與10腳之間；如果傳感器能發出音頻聲音，基本就可以確定此超聲波傳感器是好的。

2．超聲波接收電路

集成電路CX2016A是一款紅外線檢波接收專用芯片，考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距的超聲波頻率40KHz較為接近，用其制作超聲波檢測接收電路。

3．超聲波測距的算法

距離計算公式：

電路圖公布：

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