瓷晶片产生机械变形,这种机械变形的大小和方向在一定范围内是与外加电压的大小和方向成正比的。也就是说,在压电陶瓷晶片上加有频率为Р交流电压,它就会产生同频率的机械振动,这种机械振动推动空气等媒介,便会产生超声波。如果在压电陶瓷晶片上有超声机械波作用,这将会使其产生机械变形,这种机械变形是与超声机械波一致的,机械变形使压电陶瓷晶片产生频率与超声机械波相同的电信号。Р压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的逆向压电效应来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示,它有两个压电晶片和一个锥形振子,当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动锥形振子振动,便产生超声波。反之,如果两极间未外加电压,当锥形振子接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转化为电信号,这时它就成为超声波传感器。Р图1 压电式超声波传感器结构图Р压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率,即中心频率。发射超声波时,加在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率一致。这样,超声传感器才有较高的灵敏度。当所用压电材料不变时,改变压电陶瓷晶片的几何尺寸,就可非常方便的改变其固有谐振频率。利用这一特性可制作成各种频率的超声波传感器。Р一般常用的超声波传感器有两种:专用型和兼用型。专用型是发送器用作发送超声波,接收器用作接收超声波;兼用型就是发送器和接收器是一体的传感器,既可以发送超声波,又可以接收超声波。本设计选用的超声波传感器是专用型,其型号为TCT40-16T和TCT40-16R,其中40表示传感器工作的中心频率为40,16表示传感器的外径为16,T和R分别表示发射器和接收器[1]。Р2.3 超声波测距的原理Р超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到发射波就立即停止计时。假设超声波在空气中的传播速度为
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