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范文一：超声波流量传感器的原理
超声波 流量传感器 的原理
超声波流量传感器的原理2010-04-0520:04
转载:金湖华普自动化仪表有限公司的基础原理及范例超声波在流动的流体中传播时就载高明体流速的音讯。因此附和了债到的超声波就没关系检测出流体的流速，从而换算成流量。依据检测的办法，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及关连法等迥异范例的。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技巧灵通起色才着手应用的一种非战斗式仪表，适于测量不易战斗和察看的流体以及大管径流量。它与水位计联动可承袭怒放水流的流量测量。愚弄超声波流量比不要在流体中装配测量元件故不会转嫁流体的流动状况，不爆发附加阻力，仪表的装配及检修均可不影响活产管线运行因而是一种胡想的节能型流量计。尽人皆知，半晌的工业流量测量多半存在着大管径、大流量测量拮据的问题，这是因为失态流量计随着测量管径的增大会带来创造和运输上的拮据，造价长进、能损加大、装配完满这些失误，均可幸免。因为各类均可管外装配、非战斗测流，仪表造价基础上与被测管道口径大小无关，而其它范例的流量计随着口径拉长，造价大幅度拉长，故口径越大比相仿功效其它范例流量计的功效价钱比越优胜。被以为是较好的大管径流量测量仪表，多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比昔日的皮脱管流速计便利得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的有用规模从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可有用。另外，超声测量仪表的流量测量合理度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非战斗及便携式测量仪表，故可解决其它范例仪表所难以测量的强靡烂性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外，鉴于非战斗测量特性，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量规模测量。超声波流量计的适应才气也是其它仪表不可对比的。超声波流量计具有上述一些长处因此它越来越受到面临并且向产品系列化、通用化起色，现已制成迥异声道的尺度型、高温型、防爆型、湿式型仪表以适应迥异介质，迥异场所和迥异管道条件的流量测量。超声波流量计半晌所存在的失误主假若可测流体的温度规模受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合资料耐温秤谌的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。
半晌我国只能用于测量200?以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比失态流量计烦复。这是因为，失态工业计量中液体的流速每每是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m/s搜括，被测流体流速流量变革带给声速
-3数量级.若哀求测量流速的合理度为1%，则对声速的测的变革量最大也是10
量合理度需为10-5~10-6数量级，因此一贯有周备的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计惟独在集成电路技巧灵通起色的前题下才能取得事实应用的原因。超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量表露和分娩体系三部分构成。超声波发射换能器将电能改换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，了债器了债到的超声波信号，经电子线路扩张并改换为代表流量的电信号提供表露和积算仪表承袭表露和积算。这样就实现了流量的检测和表露。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电资料的压电效应，选取适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其爆发超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由了债换能器了债，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而了债换能器则是利用压电效应。超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度战栗。薄片直径领先厚度的10倍，以裨益战栗的倾向性。压电元件资料多选取锆钛酸铅。为结冰压电元件，使超声波以适合的角度射入到流体中，需把元件故人声楔中，构成换能器简直又称探头。声楔的资料完满哀求强度高、耐老化，而且哀求超声波经声楔后能量遗失小即透射系数靠近1。常用的声楔资料是有机玻璃，因为它透明，没关系察看到声楔中压电元件的组装情形。另外，某些橡胶、塑危境胶木也可做声楔资料。超声波流量计的电子线路包含发射、了债、信号处置和表露电路。测得的瞬时流量和分娩流量值用数字量或摹拟量表露。依据对信号检测的原理，半晌超声波流量计可能可分传播速度差法包含:直接时差法、时差法、相位差法、频差法波束偏移法、多普勒法、关连法、空间滤波法及噪声法等范例，如图所示。其中以噪声法原理及构造最简朴，便于测量和率领，价钱低廉但合理度较低，适于在流量测量合理度哀求不高的场所愚弄。由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基础原理都是附和测量超声波脉冲顺流和逆撒布报时速度之差来反应流体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法击败了声速随流体温度变革带来的误差，合理度较高，所以被广泛选取。遵循换能器的哺育方法迥异，传播速度差拨又分为:Z法透过法、V法反射法、X法交叉法等。波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播倾向随流体流速变革而爆发偏移来反应流体流速的，低流速时，灵敏度很低有用性不大.多普勒法是利用
声学多普勒原理，附和测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来细则流体流量的，有用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。关连法是利用关连技巧测量流量，原理上，此法的测量合理度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量合理度高，有用规模广。但关连器价钱贵，线路比较烦复。在微处置机普及应用后，这个失误没关系击败。噪声法听音法是利用管道内流体流动时爆发的噪声与流体的流速有关的原理，附和检测噪声阐扬流速或流量值。其方法简朴，装备价钱低廉，但合理度低。以上几种方法各有特性，应依据被测流体本质.流速散布情形、管路装配地点以及对测量合理度的哀求等因素承袭选择。失态说来由于工业活产中工质的温度常不可不计恒定，故多选取频差法依时差法。惟独在管径很大时才选取直接时差法。对换能器装配方法的选择提纲失态是:当流体沿管轴平行流动时，选用Z法;当流动倾向与管铀起义行或管路装配地点使换能器装配距离受到限制时，选取V法或X法。当流场散布不均匀而表前直管段又较短时，也可选取多声道例如双声道或四声道来击败流速扰动带来的流量测量误差。多普勒法适于测量两相流，可幸免通例仪表由悬浮粒或气泡造成的雍塞、磨损、附着而不可运行的弊病，因而得以灵通起色。随着工业的起色及节能处事的开展，煤油混杂(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能方法的起色，都为多普勒超声波流量计应用开拓广漠远景。
转载:金湖华普自动化仪表有限公司
范文二：超声波传感器的应用
《现代传感器应用技术》
结课作业
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超声波传感器的应用 传感器：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用
信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：
1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器
2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“1”和"0”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。
在这里，主要给大家介绍一种在日常生活中运用非常广泛的，给人类社会带来很大便利的传感器——超声波传感器以及其在倒车雷达上的应用。
超声波传感器基本介绍
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。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收器。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(或称波接收器)、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幅射;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,作为传感器接收器的输出,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。
超声波传感器工作原理
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。 声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主
要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体
及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也
有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰
减。
超声波在媒质中的反射、折射、衍射、
散射等传播规律,与可听声波的规律并没有
本质上的区别。与可听声波比较,超声波具
有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍
射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。
超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)
超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。
超声波传感器的应用
超声波传感技术应用在生产实践的不同方面。
1.超声波距离传感器技术的应用
超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。
2.超声波传感器在医学上的应用
超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。
3.超声波传感器在测量液位的应用
超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。
4.超声波传感器在测距系统中的应用
超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加
以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。
5.超声波传感器在工业方面的应用
在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。过去，许多技术因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍，超声波传感技术的出现改变了这种状况。超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
超声波传感器在倒车雷达上的应用
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也
叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车
时的安全辅助装置，由超声波传感器（俗称
探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部
分组成。能以声音或者更为直观的显示告知
驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊
车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。
倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。探头装在后保险杠上，根据不同价格和品牌，探头有二、三、四、六、八只不等，
分别管前后左右。探头以45度角辐
射，上下左右搜寻目标。它最大的
好处是能探索到那些低于保险杠而
司机从后窗难以看见的障碍物，并
报警，如花坛、蹲在车后玩耍的小
孩等。倒车雷达的显示器装在后视
镜上，它不停地提醒司机车距后面
物体还有多少距离，到危险距离时，
蜂鸣器就开始鸣叫，让司机停车。挡位杆挂入倒挡时，倒车雷达自动开始工作，测距范围达0.3到2.0米左右，故在停车时，对司机很实用。
倒车雷达就相当于超声波探头，从整体上来说超声波探头可以分
为两大类：一是用电气方式产生超声波，
其二是用机械方式产生超声波，鉴于目前较为常用的是压电式超声波发生器，它有两个电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号，它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时，压力晶片将会发生共振，并带动共振板振动，将机械的能转为电信号的这一过程，这就成了超声波探头的工作原理。
为了更好地研究超声波和利用起来，人们已经设计和制造出很多超声波发声器，超声波探头加以运用在使用汽车倒车雷达上。这种原理用在一种非接触检测技术上，用于测距来说其计算简单,方便迅速,易于做到实时控制，距离准确度达到工业实用的要求。倒车雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后的射回信号波，被倒车雷达接收到，得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。
在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。
随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展。在满足日益发展的社会需求里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用。
范文三：PCT-超声波传感器的应用
随着BEP项目的持续进行，库房正进行着一场翻天覆地的变化，慢慢地转变成一个智能化的工厂。而如今，这个物流的巨人正在慢慢地苏醒，睁开眼睛，准备着手接管整个工厂内部运输所有物料的重任。各种形状规格迥异的物料如同养分一样流动在这个巨人的粗壮的血管里，有序高效的输送到工厂的各个需要它的脏器里，保证工厂的生命生生不息。
如何确保这些不同规格尺寸的物料在同一条血管里标准化的运输就成了一门学问，问题也就随之而来。堆垛机对不同尺寸托盘的识别就是其中之一。
正如血红细胞承载着氧气，不同的物料都要以托盘作为载体在物流系统中进行标准化的运输。而库房存在着两种不同的托盘，小尺寸铝制托盘和大尺寸塑料托盘，不同托盘承载不同的物料，存储时存放于不同尺寸的货架上，如果识别错误放错位置，大托盘进到小库位就会撞到货架发生危险，因此对不同托盘的识别尤为关键，在堆垛机将托盘送至货位之前一定要进行托盘大小的检测。
按照初始的设计堆垛机上使用光电传感器以两种不同的方式进行检测：1.反光板反射：检测载货平台上托盘的大小；2.漫反射：检测输送机上托盘的大小。前者只要检测传感器和反光板之间有无物体遮挡；而后者则需要检测由传感器发出探测到物体后漫反射回来的信号。简单的说就是前者只需遮挡光的反射，后者则需反光面将光反射回来。反光板对光的反射非常灵敏，只要有任何物体在光的路线上遮挡都可检测到；而漫反射则需被检测物体需要有一定的反光度才能被检测到。铝制小托盘金属表面反光度非常好，但是大托盘测试时就没有那么乐观了。大托盘材质为塑料表面较为粗糙，深蓝的颜色对光线的吸收作用尤其明显，导致测试时误检率极高。调节光电检测的角度会干涉到货叉的伸出，提高光电照射强度会照射到其他物体。因此改变检测的方法势在必行。
根据安装位置和托盘的情况，经过与现场支持工程师与传感器厂家的沟通，最终选定了一款超声波传感器。
人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20Hz-20KHz范围内，超过20KHz称为超声波，低于20Hz的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHz-几十MHz。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHz，而在固体、液体中则频率可用得较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上不同的电路，制成各种超声测量仪器及装置。
选定的超声波传感器为倍加福（PEPPERL+FUCHS）的18GM系列的产品。此传感器为开关量输出，检测距离：100-1000mm，盲区：0-100mm，线性误差：2mm，工作电压：12-30VDC，工作电流：<>
将超声波传感器安装在堆垛机载货平台边缘位置，与漫反射光电共同工作，常开并联的逻辑关系，只要有一个传感器检测到即说明此位置放置的为大托盘，两个传感器共同作用，双重检测。经过反复测试，达到100%检测正确率，改造完成，并应用在所有6台堆垛机上。
BEP物流系统在2期上线后才会有3B库房的大托盘的出入库动作，而此次改进在2期项目之前实施完成，确保了物流系统在7月上线的时候不会因为大小托盘检测的问题造成困扰。
范文四：超声波传感器的设计与应用
传感器课程设计
（2010级）
题目：
超声波传感器的设计与应用
学员姓名：
学员姓名： xxx
学员姓名：
xxx 学号： 学号： 201003011020 201003011027 201003011003 xxx 学号： xxx
二〇一三年九月
目录
.........................................................................................................................................
第一章超声波传感器简介 .....................................................................................
1.1超声波传感器是什么 .................................................................................. 2
1.2超声波传感器应用前景 .................................................................. 2
第二章 超声波传感器设计 .................................................................... 3
2.1 设计目标描述............................................................................... 3
2.2 设计指标 ...................................................................................... 3
2.3 传感器结构概述........................................................................... 4
2.4 传感器设计原理........................................................................... 4
2.4.1 物理部分设计 .................................................................... 4
2.4.2 电路部分设计 .................................................................... 7
第三章硬件设计 ........................................................................................ 8
3.1 单片机设计 .................................................................................... 8
3.2 传感器设计 .................................................................................. 11
3.3 单片机与传感器连接 .................................................................. 12
第四章软件设计 ...................................................................................... 13
4.1 总体设计思路 .............................................................................. 13
4.2 软件程序 ...................................................................................... 13
第五章测试结果与分析 .......................................................................... 21
第六章结论 .............................................................................................. 22
参考文献 .................................................................................................. 24
第一章 超声波传感器的设计
1.1超声波传感器是什么
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。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多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
1.2超声波传感器应用前景
随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声
纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨，与其他的传感器集成和融合，形成多传感器。随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用。
第二章 超声波传感器设计
2.1设计目标描述
此次，我们所设计的超声波传感器预计
将应用在日常生活中一些电子产品之中。所
以，我们所设计的超声波传感器很多相应的
指标，要求不会很高。从而相应降低成本。
图2-1
而在体积方面也不是特别小。 超声波传感器
2.2设计指标
工作电压：DC 5 V
工作电流：15 mA
工作频率：40 Hz
工作温度：-10~+70℃
工作频率：40kHz
最远射程：4 m
最近射程：
2 cm
测量角度：15度
输入触发信号：10 us的TTL脉冲
输出反馈信号：与射程成比例的TTL输出信号
2.3 传感器结构概述
如图2-3所示，我们所设计的超声波传感器的结构主要部分是一个锥形振子和双压电陶瓷晶片。当压电陶瓷晶片的两极外加电压脉冲信号时，压电晶片利用逆压电效应产生振动。当脉冲信号的频率等于压电晶片的固有频率时，将产生共振效应，从而产生超声波。超声波以疏密形式传播传给接收器。接受器中的压电晶片也会相应振动，利用压电效应产生电信号。实际上这种变化的电信号是很小的，因此要用放大电路去放大。
图2-3
传感器结构示意图
2.4 传感器设计原理
2.4.1物理部分设计
压电材料是超声波传感器的关键部分，现在市场较多使用压电
陶
瓷作为超声波传感器的敏感原件。那么，压电陶瓷的振动模式和它的具体材料将决定超声波的谐振频率。由于我们所需的工作频率是40kHz，可选的震动模式有两种，一个是薄长条的长度伸缩振动模式，其振动的频率范围是：15~200kHz；另一个是圆片厚度弯曲振动模式，其振动的频率范围是：2~70kHz。我们选择第二种，因为它的范围更接近。于是，有
fr=Nrttfr是谐振频率，Nrt是频率常数与材料有关，t是厚度，D是直径。 当把两个厚度相同，有电极的圆形压电陶瓷片粘连在一起时，可以产生弯曲振动，极化方向相反时，以串联方式接入电源，在电场激励下，整个陶瓷片就会产生厚度弯曲振动。我们在下面的公式推导中，我们以矩形（正方形）模拟圆形。对于薄板的小挠度弯曲振动其形变分量可表示为：
?2uεx=? z ?2uεy=? z ?2uεz=?2 z 其中，u为板的挠度。则其压电方程可以简化为：
EEεx=s11σx+s12σy+d31Ez
EEεy=s12σx+s11σy+d31Ez
Dz=d31 σx+σy +εT33Ez
EE其中，Ez及Dz为厚度方向的电场及电位移分量，s11和s12是
弹性柔顺常数，d31是压电应变常数，εT33为自由节点常数分量。令n=σx σy称为机械耦合系数。则：
εx=E s11Es12+σx+d31Ez 1 EEεy= s11+s12n σy+d31Ez(2)
由(1)得
σx=
由σx产生的弯矩可表示为
H 2εx?d31Ez (3) 1112Mx=
?H 2σxWzdz(4)
计算此积分，将(3)代入(4)得到：
WH3?2uMx=??(5) 1112根据力矩平衡方程，在不计转动的情况下可得：
WH3?3uMx=??(6) 1112由此可得到矩形薄板绕y轴的弯曲振动方程：
?4u1?2u?=?(7) x由(7)可得矩形薄板绕y轴弯曲振动的位移分布：
ux x =Axcoshωωωωx+Bxsinhx+Cxcosx+Dxcosx(8) xxxx
同理做类似的推导，我们也可以得到矩形薄板绕x轴的弯曲振动的位移方程。并最终得到共振频率的方程：
22ω2ij=ωx+ωy+xωy(9)
当薄板压电陶瓷振子的材料，几何尺寸及振动模式给定后可得出关于频率的根。我们所使用的材料是钛酸铅，其密度是7.7g/m3，居里温度是520℃，相对介电常数150，压电系数是-6.8，d33是56，弹性系数为7.8，品质因数是1300。通过这些参数，推算出我们的传感器的直径大概为
9.3mm，厚度约是0.7mm。由此根据最开始的频率公式可以算出我们的压电振子的实际共振频率为38kHz。
物理部分我们从给出的条件开始，由材料所处运动状态求得材料尺寸，在由最初公式，得到实际频率是多少，来说明物理设计过程
2.4.2电路设计部分
压电元件在受到敏感轴向外力作用以后，会在电极表面产生不同极性的电荷，因此，他相当于一个电荷器，又相当于一个平板电容器，于是它就有两种等效电路，一种是电荷源等效电路，另一种是电压源等效电路。如图2-4：
图2-4 压电元件等效电路图
压电式传感器相当于平板电容器，所以内部阻抗很高，因此输出信号很小，不能直接显示和记录，需要进行阻抗变换和放大，所以测量电路的作用是：①阻抗变换器，将高阻抗变为低阻抗；②信号放大器，进行电压放大和电荷放大。
第三章 硬件设计
3.1单片机设计
本次实验选择mini80E开发板，如图3-1：
图3-1 开发板实物图
超声波传感器测距，
利用了它如下的功能：
（1）8个高亮数码管显示
图3-2数码管原理及实物图
用于显示所测的距离，第二位为千位，依次第三位为百位，第四位为十位，第五位为个位。数据的单位为cm，所测的距离在2-400cm之间。
（2） 8个高亮发光二极管（跑马灯、指示灯、红绿灯）
图3-3LED灯原理及实物图
低电平时LED点亮，高电平
时
LED熄灭。LED2为传感器的控制口，一直处于低电平状态，亮红灯。实验用LED3-8指示距离的远近，当距离在0-40cm时，LED3点亮；当距离在40-80cm时， LED4点亮，同时其他灯熄灭；当距离在当距离在80-120cm时， LED5点亮，同时其他灯熄灭；以此类推，120-160cm时，LED6点亮；160-200cm时， LED7点亮；160-200cm时，LED8点亮。
（3）独立按键
图3-4 独立键盘原理及实物图
独立按键软件操作简单，主要检测按键连接的IO口是否为0，
为0表示按键按下，实验利用按键完成数据的保持与重新测距功能。
当s2按下时，显示在数码管上的数据将保持不变，便于检测者记录
数据；当s1按下时，传感器开始重新测距，并显示新的数据。
（4）定时器
利用16位的定时器，实现时间的累加，利用发出超声波与接收的时
间差来计算出所测的距离。
（5）STC12C5A60S2芯片
图3-5 STC实物图
STC12C5A60S2单片机具有如
下特点
1、具
有电源指示；
2、所以I/O口以引出；
3、可以实现与电脑串口通信；
4、可以实现双串口通讯；
5、具有上电复位和手动复位；
6、附带SD卡读写接口；
7、支持STC串口下载；
8、双串口通讯（注：只能使用串口一下载程序）；
9、八路LED灯（注：可拔出短路帽，断开LED灯）；
10、可端子接线供电、可排针引电；
11、7805供电，输入电压范围宽，且确保AD参考电压准确。
STC12C5A60S2单片机的工作电压为直流4.5~5.5伏（或者USB供
电）
（6）标准的RS232通信接口（PC通信）
图3-6 RS232实物
图3-7 通讯接口原理图
RS232芯片用于电压转换，将电脑电平转换成TTL电平。在开
发板上我们主要使用了三根线，发送线TXD，接收线RXD，地线
GND。它主要用于基础的串口通信（使用串口调试程序进行调试），
和STC单片机程序的在线下载。
（7）USB电源输入
使用了USB将电脑与单片机相接，用于直流电源供电。电压为5V。
图3-8 USB电源输入原理图 图3-9 USB电源输入实物图
3.2 传感器设计
采用了 HC-SR04超声波传感器，如图3-10：
图3-10 超声波传感器实物图
使用方法：工作时,一个控制口发一个10US以上的高电平,就可以在
接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低
电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.
3.3单片机与传感器连接
用了杜邦线，将传感器与单片机相连，一共四根线。地线，电源线，控制线
与接收线。其中，定义P1.0口为控制线，控制传感器超声波的发射，P3.2
口为接收线，用于接收遇到障碍物返回的超声波。电源线与开发板的5v
电源接口相连，地线与开发板的地线相连。如图3-11
第四章 软件设计
4.1总体设计思路
超声波测距的原理是借助于超声波脉冲回波渡越时间法来实现的。
因此，主要由定时器来完成时间的累加，将超声波的发射时间与被接
收到的时间间隔得到并存放在寄存器中，再由公式计算出传感器到目
标的距离，并显示在数码显示管上。
以下为总体设计框图：
4.2软件程序：
//一线式超声波测距模组测试代码
//MCU--- STC10F04XE
//晶振:4M
//说明:程序中我们读回测量的距离并通过六个LED灯来显示出来
//2-40厘米蜂鸣器响第一个灯及数码管闪烁 40-80厘米第二个灯亮
//80-120厘米第三个灯亮 120-160厘米第四个灯亮 160-200厘米第五个灯亮
//200-240厘米第六个灯亮
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar distance_H0,distance_L0;
unsigned char constdofly[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; // 显示段码值01234567
unsigned char code seg[]={0,1,2,3,4,5,6,7}; //分别对应相应的数码管点亮,即位码//特
殊寄存器定义
sfr CLK_DIV =0x97;
//STC MCU IO register define total way
sfr P1M1= 0x91;
sfr P1M0= 0x92;
sfr P3M1= 0xB1;
sfr P3M0= 0xB2;
//IO口引脚说明
sbit Trig0 =P1^0;
sbit Echo0 =P3^2;
sbit led1_4 =P1^1;
sbit led4_8 =P1^2;
sbit led8_12 =P1^3;
sbit led12_16 =P1^4;
sbit led16_20 =P1^5;
sbit led20_24 =P1^6;
sbit SPK=P1^1;
voidIO_inint(void);
voidsys_inint(void);
voiddelay_nop(uint timer);
voidled_out(void);
/*------------------------------------------------
函数声明
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t);//函数声明
voidDelayMs(unsigned char t);
voidIO_inint(void)
{
CLK_DIV=0x02; //系统时钟四分之一分频
P1M1= 0x00; //0000 0000
P1M0= 0x1e; //0001 1110
P1=0x00; //0000 0000
P3M1= 0x04; //0000 0100
P3M0= 0x00; //0000 0000
}
//定时中断初始化设定
void sys_inint0(void)
{
TMOD=0x01;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
TR0=0;
IT0=1;
EX0=1;
EA=1;
}
// 延时子程序
//------------------------------------------------
void delay(unsigned intcnt)
{
while(--cnt);
}
//NOP延时
voiddelay_nop(uint timer)
{
while(timer--){_nop_();}
}
//外部中断0，用做判断回波电平
void int0_routine0(void) interrupt 0
{
EX1=0;
distance_H0 =TH0; //取出定时器0的值
distance_L0 =TL0; //取出定时器0的值
EX0=0; //关闭外部中断
}
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
//LED输出及数码管控制
void led_out0(void)
{
uint distance0;
unsigned char i;
int j;
int display[5];
distance0=distance_H0; //测量结果的高8位
distance0
distance0=distance0|distance_L0; //与低8位合并成为16位结果数据
distance0*=4; //因为定时器为4分频
distance0/=58; //一厘米就是58us
for(j=0;j
{
display[0]=distance0/1000;
display[1]=(distance0%1000)/100; display[2]=(distance0%1000%100)/10;
display[3]=distance0%10/1;
for(i=0;i
{
P0=dofly[display[i]];//取显示数据，段码
P2=seg[i+1]; //取位码
delay(200); //扫描间隙延时，时间太长会闪烁，太短会造成重影 }
}
if(distance0>=2&&distance0
{
led1_4=0;
for(i=0;i
delay(80); //参数决定发声的频率，估算值，可以自行更改参数并
SPK=!SPK;
}
SPK=1; //喇叭停止工作，间歇的时间，可更改 delay(2000);
}
else
{
led1_4=1;
}
if(distance0>40&&distance0
led4_8=0;
}
else
{
led4_8=1;
}
if(distance0>80&&distance0
led8_12=0;
}
else
{
led8_12=1;
}
if(distance0>120&&distance0
led12_16=0;
}
else
{
led12_16=1;
}
if(distance0>160&&distance0
led16_20=0;
}
else
{
led16_20=1;
}
if(distance0>200&&distance0
//测量距离在200到240厘米时,led20_24灯亮
{
led20_24=0;
}
else
{
led20_24=1;
}
}
voidDelayMs(unsigned char t)
{
while(t--)
{
DelayUs2x(245); //大致延时1mS
DelayUs2x(245);
}
}
//系统主程序 void main(void) { IO_inint(); sys_inint0(); while(1) {
Trig0=1; delay_nop(20); Trig0=0; while(!Echo0);
TR0=1; //启动定时器0 EX0=1; //打开外部中断1 while(TH0
TR0=0; //关闭定时器1 TH0=0; //定时器1清零 TL0=0; //定时器1清零 led_out0(); } }
第五章 测试结果与分析
如表6-1，我们用超声波传感器测了距离，并记录下了实验现象：
表6-1 实验分析：
LED灯是用来表示距离的远近的，程序设计每隔40cm换一个灯亮；并且设计了一个蜂鸣器，间距在2-40cm也就是最短间距时，蜂鸣器响，用于表示警告。由于蜂鸣器的频率与灯管闪烁的频率是一个频率，所以它们变化是一致的。
所设计的传感器的测量范围为2-415cm，当距离小于2cm时，数码管数据显示为00000，原因是超声波传感器有两个控制端，发射端与接收端，它们虽然相近但有一定距离。当障碍物太近时，发射端发射出的超声波遇障碍物后直线返回，接收端没有接收到超声波，所以
显示为00000，由实验得它所能测得的最小距离为2cm。当距离大于415cm时，数码管数据显示也为00000，这是由于超声波在传播中有能量衰减，当距离太远时，超声波的能量衰减到不足以使接受端产生相应的高电平，所以数据显示产生相应的高电
平，所以数据显示也为00000。
此外，我们做了所测
实际距离与显示距离的对照，如表6-2： 表6-2 实验分析：
由于发射端和接收端有一定的距离，所以超声波的来去传播路线有一个夹角。如图
我们在15cm的时候，将程序调试，使数据显示为15cm，当距离变远时，夹角变小，此时我们仍然用原来的公式计算，必然会带来误差，而且是数据会小于实际的数据。
第六章 结论
在本次传感器的设计中，我们学到了很多知识。首先，我们学到了如何查找资料，我们查找并读阅了很多相关资料，了解到了传感器的基本设计原理。又从超声波的性质出发，设计出了超声波传感器，提高了我们的自学能力。在这期间，最难的就是公式推导，每一步的公式都需要很深的数学功底。 在测试过程中，最主要的是将传感器与单片机的正确连接，并通过单片机对
传感器传回来的信号进行相应的操作。在测试过程中我们对单片机有了更进一步的熟悉并能进行相应的应用。我们学习了开发板上的每一个模块的功能，并尽可能的将开发板上的模块都用上。我们用到了开发板中的数码管、蜂鸣器、流水灯、独立按键等模块。首先将传感器测得的距离通过数码管显示出来，由于原先在数字电路基础课程中用实验模块搭过，所以对数码管的基本原理有一定理解。然而用开发板实现此功能较之以实验模块在电路上已经不需要在电路上下太多功夫。只需要根据数码管显示的原理，在单片机程序中取位码和断码便可实现数码管的显示。对于流水灯与蜂鸣器，在前期信号处理已经完成的情况下，我们只需要用简单的条件结构就可以实现流水灯与蜂鸣器在相应的条件下响应。独立按键的使用主要是考虑的测量两点间的距离时的抖动，通过独立按键S2我们可以将当前测得的距离一直在数码管上显示，方便对数据的记录。当按下S1是又回到测量模式，此时数码管可以实时显示测得的距离。我想，如果有更多的模块，想要对传感器做更多的应用也是可以的。同时，如果能将超声波传感器与其他各类传感器结合使用，构建功能完善的各类系统可方便人们的工作、生活、学习等。由此可见一片小小的单片机起到的作用是非常大的，所以我们很有必要掌握它的使用方法。
测试过程同时也是一个应用的过程，我们通过单片机编程实现类似于倒车雷达的功能与测量两点间距离的功能，较好的符合应用的要求。下面讲讲这些应用的实现原理（1）“倒车雷达”。我们通过流水灯的闪烁来表示倒车雷达距离障碍物的远近。将此距离总共分为六级分别用不同颜色的流水灯的闪烁表示，司机可依此判断距离。同时当距离障碍物40cm的时候用蜂鸣器做警报。此时司机可通过数码管观察准确距离。（2）测定两点间的距离。当点之间不方便用尺测量时，我们可以通过这个设备站在其中一处测量两点间距离为方便记录还可通过按键保持数码管显示测得的距离。进行再次测量时，按复位键便可使数码管再次进入测量模式，即实时显示测得距离。传感器设计终将是要为实际应用服务的，所以实际应用的要求始终是我们设计依据。
参考文献：
[美]O.E.马蒂阿脱 超声换能器材料 科学出版社 1979 林书玉 超声换能器的原理及设计 科学出版社 2004 冯若等 超声手册 南京大学出版社 1999 陈桂生 超声换能器设计 海洋出版社 1984 单成祥等 传感器设计基础 国防工业出版社 2007 栾桂冬等 压电换能器和换能器阵列 北京大学出版社 1990
范文五：影响超声波传感器性能的因素
关键工序对超声波传感器性能影响分析
先介绍有关超声波传感器的基本知识：
本公司生产的系列超声波传感器（裸探头），主要性能指标有：频率、余振和灵敏度。三者之间紧密耦合，相互影响，相互制约。超声波传感器的关键部件为压电陶瓷晶体芯片，当在晶体芯片两端加以适当幅度适当频率的驱动信号时，陶瓷芯片便会产生机械振动，同时带动周围空气振动，形成声波，在空气中传播；同时，当上述声波在空气中传播遇到障碍物，就会产生反射，反射波反传回压电晶体，由于压电陶瓷晶体是可逆的，机械震荡信号便会转变为电信号。故而利用压电晶体作为核心芯片的超声波传感器可以制作为收发一体的形式。根据发射信号和反射信号的时间差和声波在空气中的传播速度，便可计算出障碍物至传感器的距离，这就是超声波测距原理。而当障碍物距离探头太近时，传感器便无法分辨出发射波与反射波，导致测距的物理盲区。另外，驱动信号的频率与陶瓷芯片的固有频率越接近，陶瓷芯片共振现象越明显，机电耦合系数越大，电能转换为机械能的效率就越高，陶瓷芯片就能产生能量更高的机械震荡波，激发出芯片本身能够达到的最高灵敏度。一般工业应用领域内，超声波传感器发射的超声波为纵波。本司主要生产中心频率为40KHz和58KHz的传感器。这一频段的声波，大于人耳能识别的声音范围：20Hz~20KHz，属于超声波的频段范畴，故称之为超声波传感器（以下简称为传感器）。尽管如此，实际生产出的产品发出的声波带宽很宽，甚至会超出超声波的频段范围，实际情况是肯定会超出并进入到人耳识别的频段，这一点
有谐波思想懂傅里叶变换的人很容易理解。所以在将产品连接好主板，测试产品的性能时，可以利用这一点检查主板是否正常工作和线路是否为通路。如果将传感器靠近耳朵，能够听到节奏很快的“滴滴滴”声，说明主板正常工作线路通。而通常所说的单角度和双角度是指超声波传感器的指向角问题，所谓指向角，就是指超声波在空气中传播时形成的声场中的主瓣声场的角度范围。在实际物理应用中表现为位于传感器前方能够探测到的障碍物在水平方向和竖直方向的分布范围。一般单角度是指向角较窄在±30度范围内，而双角度是指向角是普通的2倍，即±60度以内。
另外，余振和灵敏度两个性能指标是相互制约的，所有使余振降低的工序，都会导致灵敏度的降低；而所有提高灵敏度的工序，都会增大余振。所以，在产品生产，追求余振小和灵敏度高的过程中，一定要权衡利弊，努力寻找最合适的舍取点。先大概了解一下本司产品，和关键工序对产品的影响情况。下面理性的、详细的分析一下公司现有生产工艺、关键工序对传感器三个性能指标的影响。
1. 影响产品频率的关键工序
1.1调频工序
公司现有两种方法调整传感器频率：化学调频和物理调频。两种方法都只能将频率调低。
其中，化学调频为用过量的火碱溶液NaOH与裸探头反应，再用稀硝酸清洗铝外壳，中和碱液。以减小铝外壳的厚度，降低其固有频率。化学反应方程式如下：
2Al+2NaOH（过）+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
NaOH+HNO3=NaNO3+H2O
其中，如果碱液或者酸液量不够的话还会产生Al（OH）3沉淀。同时，由反应方程式可知，化学调频中产生了可燃性气体H2，所以在进行化学调频时一定要注意空间开阔通风，禁止明火。以避免当空气中氢气浓度达到爆炸极限时，产生安全事故。另外，此种调频方式适用于相对大幅度降低产品的固有频率。
而物理调频方法是将铝外壳底部打磨变薄，便可在较小范围内调低产品固有频率。
1.2打保护焊点和焊引线工序
一般来讲保护焊点和焊引线的焊点如果打得过大，会造成产品频率降低约0.1kHz。
原因分析：直接打在陶瓷震荡片上的保护焊点和引线焊点，和陶瓷震荡片成为一体，直接增加了芯片震荡的有效质量。当陶瓷震荡片在驱动信号的作用下，开始震荡时，由于震荡的有效质量变大，由物体的固有频率与物体质量成反比的物理规律可知：保护焊点和焊引线的焊点如果打得过大，会造成产品频率降低。而这种质量的增加幅度又不是很大，所以只会很小程度上（相比于我司产品的固有频率40±1kHz而言）降低产品的频率，比如说0.1kHz。
1.3原材料对产品频率的影响
一般来讲经过筛选分类的原材料——芯片的一致性非常好，频率范围比较稳定，不会成为成品频率不良的原因。所以原材料——铝外壳对
成品的频率影响就至关重要了，特别是铝外壳的底厚、平行度、一致性等因素都会对产品频率产生重要影响。这样看来，IQC检验规范中，对铝外壳底厚的检验，不光有最大值、最小值，还有平均值的限制，如此苛刻就不足为怪了。
另外，我司所有工序几乎都会使最终产品的频率降低。所以原材料的频率要求要比成品高1kHz左右。
2．影响产品余振的关键工序
2.1打底胶、填吸音棉、填软木和压实工序
“打底胶、填吸音棉、填软木、压实”这些工序会直接影响陶瓷震荡腔的形成，进而直接影响产品的余振情况。底胶未打好、吸音棉在两耳朵出未压实、软木未压实都会使产品产生余振大的不良现象。所以这四道工序是否受控，直接影响产品性能。而这种影响，在我公司，我不得不说并没有足够的措施将其有效引导到希望的满意的方向。
2.2扣胶工序
实际的操作证明，扣胶操作能够起到减小产品余震的效果。
原理猜测如下：未进行扣胶操作时，所打胶附着于铝外壳内壁上，所形成的内聚力在水平方向上；而进行扣胶操作之后，圆柱形胶面顶部会收缩，进而会对圆柱形胶下部产生适当的向下的挤压力，挤压吸音棉和软木，从而为芯片提供一个相对恒定的震荡腔，起到减小余震的效果。
2.3产品中测工序
虽然产品中测工序只是一个测量频率，并判断是否合格的环节。表面上看，这种二值判断的筛选工序，似乎不会对产品的性能产生实质性的影响。但是有句话“量变引起质变”，实践证明，如果成测测得的产品余振偏大，很有可能就是产品中测工序未将频率高出规定上限的NG品挑出造成的。频率高了，余振会变大。这似乎是没有什么联系的。但细细一想就会发现这其中的缘由很简单：实际中主板为传感器提供的是一个宽带驱动信号，当传感器固有频率升高时，宽带驱动信号中频率较高的部分使芯片产生共振，传感器发出频率较高的声波震荡信号；生活经验告诉我们在同样的条件下，让震荡的更快的物体停止振动所需要的时间更长一些。同理，让高频震荡的陶瓷芯片停止振动所需要的时间更长一些，这种情况线性映射到示波器的屏幕上就表现为余振偏大。
2.4封一道胶、封二道胶工序
本人一直认为，封一道胶和封二道胶工序会对产品的余振情况
产生一定的影响，并且这种影响不能忽略不计。因为有一次在处理品质异常时，本人将余振不良品返修，在二道胶还未完全凝固干透时，测试了产品的性能，结果是：余振线布满了整个屏幕，以至于用规定的扫描时间档位不能读出余振数值；而当二道胶完全干透时，再进行测试，余振已经明显变小了。但是这还不能断定封胶工序就一定会对产品余振产生可观的影响，如需确定还要设计更严谨的实验方案。比如说，同一种产品封胶种类不同最后测试对比性能，或者对比封胶和不封胶的同一种产品的性能。
3．影响产品灵敏度的关键工序
3.1产品中测工序
产品中测工序不光要测量产品的频率，还要检测产品的幅度，而产品的幅度指标，与最终成品的灵敏度指标呈正相关趋势。即幅度越高，成品灵敏度越高；幅度越低成品灵敏度越低。所以，为了不让不良品流转到后续工序，而浪费人力物力，在产品中测环节就要筛选出幅度不良产品。
3.2影响产品频率的工序
由超声波传感器频率和灵敏度之间相互影响、相互制约的关系可知，所有影响产品频率的工序都会对产品的灵敏度造成一定影响。频率过高和过低，超出驱动信号的带宽范围，都不能使传感器芯片有效产生共振，机电耦合效率下降，必然造成产品的灵敏度降低。
补充一下，个人认为不同的产品，有些补电容、有些补电阻，所补电容电阻的值的大小又不一样，目的只是使得整个产品的对外阻抗值与主板的阻抗相匹配，以提高有效地相互之间耦合信号的能力。 附 本司关键测量设备工作原理和调试技巧。
1. 频率扫描仪工作原理
要想了解频率扫描仪的工作原理必须对端口的概念有深
刻的理解。将传感器看做一个“黑箱”，它的输入信号为频率扫描仪的扫频信号，每一个频率对应屏幕上垂直于X轴的一条线L1；由前面所述的压电可逆转换原理可知，对于每一个特定频率的信号，“黑箱”都会产生一个响应信号，响应信号和输入信号的幅度比值再取对
数之后，就得到一个dB值，每个分贝值对应屏幕上垂直于Y轴的一条线L2；L1与L2两条线的交点就是传感器频率特性曲线上的一个点，当扫描仪按照带宽设定值产生扫频信号时，屏幕上就会得到一条完整的频率特性曲线。此时也不难理解，曲线上最高点的地方对应产品的固有频率，因为在这个频率点上“黑箱”输出的信号幅度最大。
2. 数字示波器调试技巧
2.1数字示波器波形不稳定，总在屏幕上“跑”
摁下tirg键，调触发电平，当触发电平在波形上的某个位
置时，波形就会稳定；抑或调整触发源，选择频率较低的通道作为触发源。
2.2接好主板后，先按auto键，如果显示没有波形则主板未接好，或者线路不通。没有信号送到示波器任何通道。
3. 电容表测量原理
电路可分为两大部分：
3.1电容／电压变换电路，将被测电容量转换为相应的电压值，由单稳触发电路实现；由时钟脉冲、电容／脉宽变换、积分电路以及挡位选择等单元组成；
3.2毫伏级数字电压表，功能是电压测量并显示。由双积分A／D转换器和三位半lED显示屏组成。
测量原理：在时钟脉冲一定时，电容量越大，输出脉宽越宽，积分所得电压也就越大，毫伏级数字电压表显示数值就越大。
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