德國p+f倍加福超聲波傳感器的基本原理介紹

倍加福概況：

——倍加福，感應(yīng)技術(shù)的*；內(nèi)安、防爆技術(shù)的*；是自動(dòng)化行業(yè)久負(fù)盛名的專業(yè)傳感器公司。

總部設(shè)于德國曼海姆，分公司遍及六大洲，德國倍加福公司（P+F）是自動(dòng)化行業(yè)中久負(fù)盛名的專業(yè)傳感器公司。倍加福作為自動(dòng)化領(lǐng)域的電子傳感與零部件的生產(chǎn)主導(dǎo)者，憑借不斷的創(chuàng)新，恒久的質(zhì)量保證，穩(wěn)健的發(fā)展，保證了迄今六十余年的輝煌成就。倍加福在范圍內(nèi)擁有5200名員工，位于德國，美國，新加坡，匈牙利，印度尼西亞和越南的生產(chǎn)基地幾乎全部通過了ISO9001的質(zhì)量認(rèn)證。

   如今，倍加福公司現(xiàn)已成為電氣防爆和傳感器技術(shù)領(lǐng)域中，享譽(yù)世界的*和創(chuàng)新者。p+f倍加福的業(yè)務(wù)開展始終聚焦在每個(gè)客戶的個(gè)性化需求上：p+f倍加福滿懷對自動(dòng)化的熱情及創(chuàng)新科技，致力于成為您現(xiàn)在乃至將來的合作伙伴。p+f倍加福了解您的市場需求，提供特定的解決方案，并將其整合到您的處理流程中。

   p+f倍加福擁有多種多樣的產(chǎn)品系列，不僅能提供標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用的傳感器，同時(shí)也為您量身定制解決方案。數(shù)十年來，倍加福持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新，以gao質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，用于自動(dòng)化科技領(lǐng)域的工業(yè)傳感器及系統(tǒng)產(chǎn)品。通過與p+f倍加福專家的緊密合作，您將獲得迎合您特定需求的、的傳感器系統(tǒng)！用于工廠自動(dòng)化的工業(yè)傳感器產(chǎn)品系列，以其高度創(chuàng)新為特點(diǎn)。它由電感式，光電式，電容式，磁式和超聲波傳感器組成。另外，p+f倍加福提供有力的部件如旋轉(zhuǎn)式編碼器，定位和識(shí)別系統(tǒng)（RFID，Data Matrix，條形碼），AS-interface和合適的附件。工業(yè)視覺系統(tǒng)和視覺傳感器使綜合的產(chǎn)品類別臻。、化銷售生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，使倍加福成為市場中各行業(yè)的理想合作伙伴。這些市場行業(yè)分支包括如機(jī)械工程，汽車，物流，包裝，印刷造紙，門控電梯，過程設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備，可再生能源等。

產(chǎn)品類型                

——接近傳感器

電感式接近開關(guān)

電容式接近開關(guān)

磁式接近開關(guān)

接近開關(guān)附件

——光電式傳感器

對射型傳感器

反射板型傳感器

漫反射型傳感器

具有測量核心技術(shù)的開關(guān)傳感器

光纖傳感器

槽形傳感器和槽型光柵傳感器

色標(biāo)傳感器+顏色傳感器

光柵

距離傳感器

光通訊傳輸器

特殊傳感器

安全光電傳感器

用于門控及電梯的傳感器

光電式傳感器附件

——超聲波傳感器

對射型傳感器

漫反射和反射板型傳感器

雙張檢測傳感器

超聲波傳感器附件

超聲波傳感器性能特點(diǎn)：

——人們能聽到聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低，一般為幾十KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測量儀器及裝置，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應(yīng)用。作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超進(jìn)行檢測.而實(shí)際使用中，用作發(fā)送傳感器的陶瓷振子也可以用作接收器傳感器社的陶瓷振子。控制部分主要對發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測距離等進(jìn)行控制。

   超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。這里僅介紹小型超聲波傳感器，發(fā)送與接收略有差別，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為23-25KHZ及40-45KHZ。這類傳感器適用于測距、遙

控、防盜等用途。該種有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸，以毫米計(jì)）。另有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型）。它的特點(diǎn)是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近開關(guān)用，它的性能較好。超聲波應(yīng)用有三種基本類型，透射型用于遙控器，防盜報(bào)警器、自動(dòng)門、接近開關(guān)等；分離式反射型用于測距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測厚等。

   若對發(fā)送傳感器內(nèi)諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓，則壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長與縮短，于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波，其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可由控制電路調(diào)制)，并傳給波接收器。接收器是利用壓力傳感器所采用的壓電效應(yīng)的原理，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應(yīng)變，則產(chǎn)生一面為“+ "極，另一面為“-"極的40KHz正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小，故必須進(jìn)行放大。 超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車，其原理是利用探測倒車路徑上或附近存在的任何障礙物，并及時(shí)發(fā)出警告。所設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)可以同時(shí)提供聲光并茂的聽覺和視覺警告，其警告表示是探測到了在盲區(qū)內(nèi)障礙物的距離和方向。這樣，在狹窄的地方不管是泊車還是開車，借助倒車障礙報(bào)警檢測系統(tǒng)，駕駛員心理壓力就會(huì)減少，并可以游刃有余地采取必要的動(dòng)作。

   超聲波傳感器利用聲波介質(zhì)對被檢測物進(jìn)行非接觸式無磨損的檢測。超聲波傳感器對透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測。其檢測性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響，包括煙塵環(huán)境和雨天。超聲波傳感器主要采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。還有部分超聲波傳感器采用對射式的檢測模式。一套對射式超聲波傳感器包括一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器，兩者之間持續(xù)保持“收聽"。位于接收器和發(fā)射器之間的被檢測物將會(huì)阻斷接收器接收發(fā)射的聲波，從而傳感器將產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。

   超聲波傳感器的檢測范圍取決于其使用的波長和頻率。波長越長，頻率越小，檢測距離越大，如具有毫米級(jí)波長的緊湊型傳感器的檢測范圍為300~500mm波長大于5mm的傳感器檢測范圍可達(dá)8m。一些傳感器具有較窄的6o聲波發(fā)射角，因而更適合精確檢測相對較小的物體。另一些聲波發(fā)射角在12o至15o的傳感器能夠檢測具有較大傾角的物體。此外，我們還有外置探頭型的超聲波傳感器，相應(yīng)的電子線路位于常規(guī)傳感器外殼內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)更適合檢測安裝空間有限的場合。

調(diào)節(jié)幾乎所有的超聲波傳感器都能對開關(guān)輸出的近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)或是測量范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。在設(shè)定范圍外的物體可以被檢測到，但是不會(huì)觸發(fā)輸出狀態(tài)的改變。一些傳感器具有不同的調(diào)節(jié)參數(shù)，如傳感器的響應(yīng)時(shí)間、回波損失性能，以及傳感器與泵設(shè)備連接使用時(shí)對工作方向的設(shè)定調(diào)節(jié)等。

   重復(fù)精度波長等因素會(huì)影響超聲波傳感器的精度，其中主要的影響因素是隨溫度變化的聲波速度，因而許多超聲波傳感器具有溫度補(bǔ)償?shù)奶匦浴Ｔ撎匦阅苁鼓M量輸出型的超聲波傳感器在一個(gè)寬溫度范圍內(nèi)獲得高達(dá)0.6mm的重復(fù)精度。輸出功能

所有系列的超聲波傳感器都有開關(guān)量輸出型產(chǎn)品。一些產(chǎn)品還有2路開關(guān)量輸出（如小和大液位控制）。大多數(shù)產(chǎn)品系列都能提供具有模擬量電流或是模擬電壓輸出的產(chǎn)品。金屬敲擊聲、轟鳴聲等噪聲不會(huì)影響超聲波傳感器的參數(shù)賦值，這主要是由于頻率范圍的優(yōu)選和已獲專業(yè)認(rèn)證的噪聲抑制電路。超聲波傳感器的同步功能可防干擾。他們通過將各自的同步線進(jìn)行簡單的連接來實(shí)現(xiàn)同步功能。它們同時(shí)發(fā)射聲波脈沖，象單個(gè)傳感器一樣工作，同時(shí)具有擴(kuò)展的檢測角度。氣流的變化將會(huì)影響聲速。然而由gao至10m/s的氣流速度造成的影響是微不足道的。在產(chǎn)生空氣渦流比較普遍的條件下，例如對于灼熱的金屬而言，建議不要采用超聲波傳感器進(jìn)行檢測，因?yàn)閷κд孀冃蔚穆暡ǖ幕芈曔M(jìn)行計(jì)算是非常困難的。

   超聲波傳感器 超長掃描型以交替方式工作的超聲波傳感器彼此間是相互獨(dú)立的，不會(huì)相互影響。以交替方式工作的傳感器越多，響應(yīng)的開關(guān)頻率越低。超聲波傳感器特別適合在“空氣"這種介質(zhì)中工作。這種傳感器也能在其它氣體介質(zhì)中工作，但需要進(jìn)行靈敏度的調(diào)節(jié)。直接反射式超聲波傳感器不能可靠檢測位于超聲波換能器前段的部分物體。由此，超聲波換能器與檢測范圍起點(diǎn)之間的區(qū)域被稱為盲區(qū)。傳感器在這個(gè)區(qū)域內(nèi)必須保持不被阻擋?？刂撇糠郑和ㄟ^用集成電路控制發(fā)送器的超聲波發(fā)送，并判斷接收器是否接收到信號(hào)（超聲波），以及已接收信號(hào)的大小?？諝鉁囟扰c濕度會(huì)影響聲波的行程時(shí)間?？諝鉁囟让可仙?0C，檢測距離至多增加3.5%。在相對干燥的空氣條件下，濕度的增加將導(dǎo)致聲速多增加2%。常規(guī)情況下大氣變化±5%（選一固定參考點(diǎn)）將導(dǎo)致檢測范圍變化±0.6%。大多數(shù)情況下，傳感器在5Bar壓力下使用沒有問題。

   根據(jù)被檢測對象的體積、材質(zhì)、以及是否可移動(dòng)等特征，超聲波傳感器采用的檢測方式有所不同，常見的檢測方式有如下四種：穿透式：發(fā)送器和接收器分別位于兩側(cè)，當(dāng)被檢測對象從它們之間通過時(shí)，根據(jù)超聲波的衰減（或遮擋）情況進(jìn)行檢測。接收器：振子接收到超聲波時(shí)，根據(jù)超聲波發(fā)生相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換為電能量，作為接收器的輸出。限定距離式：發(fā)送器和接收器位于同一側(cè)，當(dāng)限定距離內(nèi)有被檢測對象通過時(shí)，根據(jù)反射的超聲波進(jìn)行檢測。限定范圍式：發(fā)送器和接收器位于限定范圍的中心，反射板位于限定范圍的邊緣，并以無被檢測對象遮擋時(shí)的反射波衰減值作為基準(zhǔn)值。當(dāng)限定范圍內(nèi)有被檢測對象通過時(shí)，根據(jù)反射波的衰減情況（將衰減值與基準(zhǔn)值比較）進(jìn)行檢測?；貧w反射式：發(fā)送器和接收器位于同一側(cè)，以檢測對象（平面物體）作為反射面，根據(jù)反射波的衰減情況進(jìn)行檢測。

   超聲波測量液位的基本原理是：由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號(hào)，在氣體中傳播，遇到空氣與液體的界面后被反射，接收到回波信號(hào)后計(jì)算其超聲波往返的傳播時(shí)間，即可換算出距離或液位高度。超聲波測量方法有很多其它方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：無任何機(jī)械傳動(dòng)部件，也不接觸被測液體，屬于非接觸式測量，不怕電磁干擾，不怕酸堿等強(qiáng)腐蝕性液體等，因此性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命長；其響應(yīng)時(shí)間短可以方便的實(shí)現(xiàn)無滯后的實(shí)時(shí)測量。系統(tǒng)采用的超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時(shí)間，根據(jù)媒質(zhì)中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液面。考慮到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽鞑ニ俣扔枰孕Ｕ?，以提高測量精度。

p+f倍加福傳感器部分型號(hào)：

OBT500-18GM60-E5KFD2-SR2-EX2.WV15-G-2M-PVCV1-G-2M-PVCV1-W-2M-PVC德國PEPPERL+FUCHS（倍加福）傳感器LA39/LK39-Z/31/40A/116LD39/LV39/32/40A/82A/116RL39-54/32/40A/82A/116RL39-8-2000/32/40A/82A/116RLK39-54-Z/31/40A/116RLK39-8-800/31/40A/116RLK39-8-2000/31/40A/116RLK39-8-800-Z/31/40A/116RLK39-8-2000-Z/31/40A/116MLV11-54-G/47/112UC500-30GM-IUR2-V15UB2000-F42S-U-V15UB4000-30GM-E5-V15UC2000-30GM-IUR2-V15LVL-T1-G3S-E5PG-NA10-11631-R-102430-3641-A-1024AVM58N-011K1RHGN-1212FVM58N-011K2R3GN-1213PVM58N-011AGROBN-1213PVM58N-032AGROBN-1213RHI58N-OBAK1R61N-00500RHI58N-OBAK1R61N-01024RHI90N-OHAK1R61N-01000RHI90N-OIAK1R61N-01024RVI50N-09BKOA3TN-01000RVI58N-011K1R61N-01024TVI50N-09BKOA6TN-01024

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