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超声波和超声波传感器的电路介绍公开

超声波和超声波传感器的电路介绍公开

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，用来测量物体的距离。首先，超声波传感器会发射一组高频声波，一般为40-45KHz，当声波遇到物体后，就会被反弹回，并被接受到。通过计算声波从发射到返回的时间，再乘以声波在媒介中的传播速度（344米/秒，空气中），就可以获得物体相对于传感器的距离值了。

　　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。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的。超声波传感器的主要性能指标包括：

　（1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量*大，灵敏度也*高。

　（2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别是诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。

　（3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。

1．超声波发射电路

发射电路主要由U1(74LS04/CD4069)和超声波发生换能器组成，单片机端口P3.4输出40KHz方波信号一路经**反向器后送超声波发生换能器T的一个电极，另一路经两级反向器后送超声波发生换能器T的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波发生换能器T的两端，可以提高超声波发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。

超声波传感器用万用表直接测试是没有什么反映的。要想测试超声波传感器的好坏可以照图1-42所示，搭一个音频振荡电路，当C1为3900pF时，在反相器8脚与10脚间可产生一个1.9kHz左右的音频信号。把要检测的超声波传感器（发射和接收）接��8脚与10脚之间；如果传感器能发出音频声音，基本就可以确定此超声波传感器是好的。

2．超声波接收电路

集成电路CX2016A是一款红外线检波接收专用芯片，考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距的超声波频率40KHz较为接近，用其制作超声波检测接收电路。

3．超声波测距的算法

距离计算公式：

电路图公布：

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