传感器论文(智能超声波传感器)

智能超声波传感器内容摘要：本文主要讲述了超声波的工作原理以及使用智能超声波传感器的基本原则等。然后介绍了智能型超声波传感器。智能超声波传感器突破了传统传感器的单一功能，具有自动测量、高精度、功能扩展容易、与外部通讯强大功能，完全能适应工业控制体系的网络化、集成化、智能化发展的要求，因而得到广泛的应用。关键词：智能超声波传感器网络化智能化集成化一、智能超声波传感器原理智能超声波传感器增加了许多新技术，使得超声波传感器更加简单、灵活、性价比更高。新增的新技术能够拓展一个新的应用领域，完全超越了传统的超声波传感器的应用。超声波传感器就是利用超声波的特性研制而成的传感器，习惯上称超生换能器，或者超生探头。超声探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，又可以接收超声波。超声探头的核心是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片（电致伸缩）及镍钛铝合金（磁致伸缩）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。二、智能传感器的主要结构主要由信息采集电路、控制单元、键盘输入接口电路、显示接口电路以及与外部通讯接口电路五部分构成。高压脉冲驱动超声波探头，探头把电能转换成机械能，产生超声波。超声波脉冲信号接收电路包括接收信号限幅、放大、比较、单稳态触发等环节，形成一个窄脉冲信号。超声波传播速度受温度影响，精确的测量需要温度补偿。在MSP430内嵌入温度传感器，利用内部热敏二极管测量温度。MSP430温度传感器所测电压v和实际温度t的关系：v=0.00355×t+0.986MSP430的ADC12内核是一个12位的模数转换器，能将结果存放在存储器里面，该内核使用两个可编程的参考电压（VR+和VR-）定义转换最大值和最小值。输入模拟电压的转换结果NADC满足公式：NADC=4096×（Vin-VR-)/(VR+VR-)MSP430具有ADC12内嵌温度传感器。三、智能超声波传感器的应用1.超声波传感器在测量液位的应用超声波测量液位传感器为非接触式测量仪器，已用于石油化工、水利水电、农田灌溉、环境监测以及自来水厂、污水处理厂等众多部门的液位、水位的测量。超声波液位传感器是一种非接触式的测量仪器，在测量过程中无任何部件触及被测液体，所以无论液面是流动、波动或者有漂浮物以及化学反应都有应用，且与被测介质的压力、温度、密度、腐蚀性无关，适用范围广，可用于工业原料液位，河面水位测量等。2.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。3.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。参考文献[1]单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.[2]栗桂凤,周东辉,王光昕.基于超声波传感器的机器人环境探测系统.2005,(04).[3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社.智能超声波传感器姓名：李龙飞班级：安检09-1学号：0903040108