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超聲波傳感器是一種能夠?qū)⒊暡ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換成其他能量信號(hào)（通常是電信號(hào)）的傳感器。超聲波是振動(dòng)頻率高于20kHz的機(jī)械波，具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小、方向性好等特點(diǎn)。超聲波傳感器利用超聲波的特性進(jìn)行非接觸式的檢測(cè)和測(cè)量，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。12

超聲波傳感器的工作原理主要是利用超聲波的特性進(jìn)行檢測(cè)。它包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器和一個(gè)或多個(gè)接收器。發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，同時(shí)開始計(jì)時(shí)；超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物立即反射回來(lái)，接收器接收到反射波后立即停止計(jì)時(shí)。通過測(cè)量超聲波在空氣中傳播的時(shí)間，可以計(jì)算出傳感器與障礙物之間的距離。

超聲波傳感器按工作原理可分為多種類型，包括但不限于壓電式和磁致伸縮式。壓電式是的類型之一，它利用壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為聲能，再通過接收器的轉(zhuǎn)換將聲能轉(zhuǎn)回電能，通過分析回聲的時(shí)間、失真或缺失來(lái)檢測(cè)物體的存在、位置或距離。

超聲波傳感器的系統(tǒng)構(gòu)成主要包括電源部分、發(fā)送部分、控制部分和接收部分。電源部分為整個(gè)系統(tǒng)提供供電；發(fā)送部分由發(fā)送器和換能器構(gòu)成，負(fù)責(zé)發(fā)射超聲波；控制部分對(duì)整個(gè)工作系統(tǒng)進(jìn)行控制；接收部分由換能器和放大電路組成，負(fù)責(zé)接收反射回來(lái)的超聲波并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行放大處理。

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主要應(yīng)用

超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的不同方面，而醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其最主要的應(yīng)用之一，下面以醫(yī)學(xué)為例子說(shuō)明超聲波傳感技術(shù)的應(yīng)用。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)受檢者無(wú)痛苦、無(wú)損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。因而推廣容易，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學(xué)原理，我們來(lái)看看其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個(gè)方法是利用超聲波的反射。當(dāng)超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面時(shí)，在該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個(gè)反射面時(shí)，回聲在示波器的屏幕上顯示出來(lái)，而兩個(gè)界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。

在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對(duì)金屬的無(wú)損探傷和超聲波測(cè)厚兩種。過去，許多技術(shù)因?yàn)闊o(wú)法探測(cè)到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況。當(dāng)然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無(wú)聲息”地探測(cè)人們所需要的信號(hào)。在未來(lái)的應(yīng)用中，超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。

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