现以专用的在空气中传播的成对配套使用的超,声发射器与接收器为例来介绍:
通常发送传感器工作于输出最大的串联谐振频率,而接收传感器工作于接收灵敏度最高的并联谐振频率;通过实验我们发现,发送传感器的串联谐振频率与接收传感器的并联谐振频率几乎一致。
因此超声波传感器在实际应用时,都是在谐振频率附近使用。超声波接收头必须采用与发射头对应的型号,关键是谐振频率要一致,否则将因无法产生共振而影响接收效果,甚至无法接收。另外,超声波传感器具有高阻特性,驱动电流小,要求驱动电压较高,是电压驱动型传感器。
通常使用的发射器和接收器是以中心频率(或谐振频率)和直径为参数来划分。本系统选用的型号为TCT40-16T和TCT40-16R,其中40表示传感器工作的中心频率(或谐振频率)为40kHz,16表示传感器的外形直径为16mm,在发射头和接收头上,我们会看到T和R字样,就是分别对应发射器和接收器。
TCT40-16T发射头一般来讲工作电压可以到100V左右;所发射的超声波采用固定的中心频率(或谐振频率)为40kHz的波形驱动,且占空比要求为50%;两个引脚没有正负(因为是交流驱动发射),真要分个正负的话就把有接外壳的那个脚接到应用电路的地(这样输出信号是对地的)。
这种传感器的带宽较窄、具有单峰特性,即在中心频率处灵敏度最高,.输出信号幅度最大,也几乎在这个频点,接收器的接收灵敏度最高,而在中心频率两侧则迅速衰减。
(1)测试超声波传感器的幅频特性
保证发射头驱动信号波形幅度(10V)恒定的条件下,改变驱动信号的频率在30kHz~50kHz范围内变化,测试接收头得到的接收信号的幅度变化。
结论:超声波传感器工作于中心频率40kHz。
(2)测试超声波传感器传输特性
保证发射头驱动信号频率为中心频率(40kHz),且恒定的条件下,改变驱动信号的峰峰值在2~12V范围内变化,测试接收头得到的接收信号的幅度变化。
结论:超声波传感器是电压驱动型传感器,输入驱动信号电压越大,接收信号幅度越强。