Ultrasonic
来自Jack's Lab
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2019年6月12日 (三) 11:27的版本
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1 Overview
谐振频率高于 20KHz 的声波被称为超声波。超声波为直线传播方式,频率越高,绕射能力越弱,但反射能力越强。利用超声波的这种性能就可制成超声传感器,或称为超声换能器,它是一种既可以把电能转化为声能,又可以把声能转化为电能。
测距产品系统框图:
2 发射驱动
换能器的驱动电压不得高于换能器的额定电压。换能器的额定电压可以用 1mm 厚度的陶瓷片 200Vpp 来计算。考虑材料的机械疲劳。一般不建议用太高的电压驱动。
对换能器来说,在额定电压范围内,电压越高,输出的声压越强。能测的距离也就越远。实际使用过程中,并不是信号越强越好。因为信号强了,旁瓣的信号也强,旁边的障碍物的反射信号也强,很容易干扰到信号设备。
单边推动的发射电路:
推挽驱动的发射电路:
3 匹配
- 变压器和换能器的匹配
- 加电感和换能器的电容进行匹配
换能器的阻抗一般都比较大,在几百欧姆到几 K 欧姆之间。所以变压器的输出是比较容易匹配的。而且测距换能器是脉冲驱动,所以一般对变压器的要求不高。变压器的匝数,初级看输入电压,一般 1V 的电压对应 0.8 匝。匝数比用 10~15 倍即可
换能器是容性负载,如果不加电感做匹配,会有一些介电损耗。不过因为测距换能器一般带宽比较宽,不建议用电感做匹配,这样你的电路可以直接使用不同频率的换能器。如果是单一频率的产品,并且换能器的Q 值比较高的。还是可以加一个,电感量的经验公式:
1.5 * f * 2 * 3.14 * sqrt(L*C) = 1
- L: 串联匹配的电感
- C: 换能器的自由电容(可以直接用万用表测得)
4 Reference
- 超声换能器驱动电路及回波接收电路的设计
- 基于AVR与DDS技术的超声波电源研制
- DDS 的智能超声波电源