关于超声波测距

结构很简单，只有两部分：

1、超声换能器，实际上就是一块压电陶瓷片；

2、外壳，外壳在结构设计上有考虑超声波导向，使超声波定向发射和接收。

一般做测距是用一个超声换能装置，也就是既做发生器，又做传感器。

实际的超声传感器就这么简单，我用过很多，全都是这样。

超声波发射与接收、检测，难点不在传感器上，最大的难点是接收放大器，因为压电陶瓷片阻抗极高，需要设计一个输入阻抗极高的电荷放大器来放大，否则效率和系统灵敏度会非常低。其次是发射电路，要求向压电陶瓷片发送一个高压脉冲。第三是发射电路和接收电路都接在同一块压电陶瓷上，怎么隔离也需要好好考虑。

电气频率是我们加在 换能器上的频率，理论上这个频率最好和换能器的频率一致。这样才能让换能器工作在最佳状态。

知识点：压电陶瓷是一种基于压电效应，是能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。

目前，超声传感器主要分为两种，一种是基于压电效应的压电传感器，另一种是基于磁致伸缩效应的磁致伸缩传感器。

运用压电效应原理的超声波传感器，其常用的压电材料主要为石英晶体、锆钛酸铅系压电陶瓷等。在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩振动，就能产生超声波。

压电陶瓷是一种基于压电效应，能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。

压电效应是某些晶体和压电陶瓷所具有的性质，在某些电介质上加载负荷后，使其产生极化现象，在其表面上，正负电荷会发生分离。当去除外力后，如果极化现象不消失，就称为正压电效应；相反，当在电介质的极化方向上施加电场，电介质也会发生变形，但是当电场去掉后，电介质的变形也随之消失，这种现象就称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号。锆钛酸铅系（PZT）压电陶瓷是目前使用最广，能够最有效地实现机械能与电能转换的压电陶瓷，所以在现代工业上有着广泛的应用，占据着压电陶瓷总产量的70%。

PZT压电陶瓷晶体在居里温度以上时，其结构为立方晶系钙钛矿型，到居里温度时，发生相变并发生自发极化转成四方铁电相。PZT的晶格常数随组成的不同而不同，在四方铁电相区域，随着Zr含量的增加，晶胞的体积会随之相应增大，就具有良好的机电耦合系数和机械品质因数。

另外，由于PZT体系压电陶瓷含有大量重金属铅Pb，对生态环境造成不利影响，因此，找出合适的无铅材料逐步取代PZT压电陶瓷是现在压电陶瓷领域研究的重点。

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