Ultrasonic

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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。
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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。
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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。
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* 变压器和换能器的匹配
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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
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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:
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  1.5 * f * 2 * 3.14 * sqrt(L*C) = 1
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* L: 串联匹配的电感
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* C: 换能器的自由电容(可以直接用万用表测得)
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* [https://detail.1688.com/offer/39650323426.html 超声波明渠流量计]
 
* [https://detail.1688.com/offer/39650323426.html 超声波明渠流量计]
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* [https://detail.1688.com/offer/588465022656.html 水声换能器]
 
* [https://detail.1688.com/offer/588465022656.html 水声换能器]
 
* [https://detail.1688.com/offer/588493504992.html 49KHz E 型换能器]
 
* [https://detail.1688.com/offer/588493504992.html 49KHz E 型换能器]
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* [https://detail.1688.com/offer/520854350178.html 49KHz C 型换能器]
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* [https://wenku.baidu.com/view/0ca6aa2bed630b1c59eeb551.html 超声换能器驱动电路及回波接收电路的设计]
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* 基于AVR与DDS技术的超声波电源研制
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* DDS 的智能超声波电源
  
 
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2019年6月13日 (四) 12:43的最后版本

目录

[编辑] 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:

Ultrasonic-10.jpg



[编辑] 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:

Ultrasonic-11.png


推挽驱动的发射电路:

Ultrasonic-12.png



[编辑] 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)



[编辑] 4 Reference












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