超声波传感器应用综述_韦兴平.pdf

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1、《工业控制计算机》2014年第27卷第11期135超声波传感器应用综述*ApplicationOverviewsofUltrasonicSensor韦兴平车畅宋春华（西华大学机械工程与自动化学院，四川成都610039）摘要结合超声波传感器的工作原理，对超声波技术在测距、自动焊缝跟踪、流量测量、液体浓度检测和零件无损探伤的应用现状作了综述。总结了超声波传感器目前存在的主要问题及解决方法。最后对超声波传感器的发展趋势进行了展望。关键词：超声波，测距，自动焊缝跟踪，流量测量，浓度检测，无损探伤AbstractBaseontheprincipleofultrasonicsensor,the

2、applicationstatusofultrasonictechnologyinthefieldofranging,automaticweldseamtracking,flowmeasurement,liquid－concentrationdetectionandnondestructiveinspectionaresummarized．Thenthecurrentmainproblemsandsolutionsofultrasonicsensorareanalyzed．Finally,thedevelopmentaltrendsinultrasonicsensorarealso

3、presentedinthispaper．Keywords:ultrasonic,ranging,automaticweldseamtracking,flowmeasurement,concentrationdetection,nondestructivein-spection超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超波遇到被测物体返回至超声波接收传感器，根据声波的传输时声波传感器具有成本低、安装维护方便、体积小、可实现非接触间t，即可计算出被测距离：测量，同时不易受电磁、烟雾、光线、被测对象颜色等影响，能实d＝ct（1）2现在黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰和有毒等环境下工作

4、。因此在式（1）中c为声波在介质中的传播速度（m／s）。工业领域得到广泛的应用。本文结合超声波传感器的工作原理，超声波测距原理简单、数据处理速度快、安装维护方便和成对超声波在测距、自动焊缝跟踪、零件无损探伤、流量测量、液体本低等优点，在液位测量、机器人避障及精确测距定位等得到广浓度检测的应用现状作了综述。泛的应用。李敏哲等［2］设计了基于无线传输的分布式超声波液1超声波传感器的工作原理位测量系统，能同时对多个储液罐液位进行测量，系统中采用了超声波定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御测温电路对温度进行补偿，提高了测量精度。刘玉芹等［3］采用两天敌及捕获猎物的生存手段，这些生物

5、体可发射人们听不到的个超声波传感器检测机器人行走过程中周围障碍物信息，实现超声波（20kHz以上的机械波），借助空气介质传播，根据猎物或了移动机器人避障功能，但是只能获取目标的距离信息，而不能障碍物反射回波的时间间隔及强弱，判断猎物的性质或障碍物准确得到目标的边界信息。SeongJinKim等［4］在室内多个已的位置［1］。人们根据仿生学原理，开发出了超声波测距和无损探知位置安装超声波发射器，把接收器安装在移动机器人上，并结伤等一系列实用的超声波传感器。合一个扩展的卡曼滤波器（ExtendedKalmanFilter，EKF），实超声波传感器是一种可逆换能器，利用晶体的压电效应和现

6、室内移动机器人精确定位。丁立军等［5］为了克服超声波传感电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，实现对各种参量的测器的检测盲区，研制了基于超声波传感器与红外传感器的感测量。超声波发生器可分为两大类：一类是用电气方式产生超声系统，采用红外传感器补偿了超声波传感器的检测盲区，提高了波；一类是用机械方式产生超声波。电气类包括压电型、磁致伸感测范围，在移动机器人避障及导航中得到了良好的应用。堵俊缩型和电动型等；机械类包括加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它等［6］设计了一种以单片机为主控芯片，CPLD负责超声波的产生、们所产生的超声波频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也发送和接收以及对超声波的

7、传播时间进行高速计数，并采用数有所不同。目前常用的是压电式超声波发生器，它是利用压电晶字温度传感器进行温度补偿的超声波测距系统，减小了超声波体的谐振来工作的，该传感器有两个压电晶片和一个共振板，当计时误差和声速误差，实现了高精度的距离测量。其两极外加脉冲信号，且频率等于压电晶片的固有振荡频率时，2．2超声波自动焊缝跟踪压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波。反之，由于超声波传感器具有不受弧光和强电磁干扰、对检测物如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时