超聲波傳感器又稱超聲波換能器，它的應(yīng)用十分廣泛,它按應(yīng)用的行業(yè)分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、生活、醫(yī)療及軍事等。按實(shí)現(xiàn)的功能分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測(cè)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、遙測(cè)、遙控等；按工作環(huán)境分為液體、氣體、生物體等;按性質(zhì)分為功率超聲波、檢測(cè)超聲波、超聲波成像等。

超聲波測(cè)距

超聲波測(cè)距原理是在超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，它的根據(jù)是接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差，與雷達(dá)測(cè)距原理相似。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。

超聲波馬達(dá)

超聲波馬達(dá)是把定子作為換能器,利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲波頻率的振動(dòng),然后靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)傳遞能量,帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。超聲波馬達(dá)體積小,力矩大,分辨率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,直接驅(qū)動(dòng),無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu),無(wú)軸承機(jī)構(gòu),這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。超聲波馬達(dá)廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)與生物工程領(lǐng)域。

超聲波清洗

超聲波清洗的機(jī)理是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng),對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生的機(jī)械起剝落作用,同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),達(dá)到清洗物件的目的。超聲波清洗機(jī)所用的頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10～500kHz,一般多為20～50kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加,可采用郎之萬(wàn)振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面,也有采用圓片振子的徑向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的。超聲波清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

超聲波焊接

超聲波焊接有超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接兩大類。其中超聲波塑料焊接技術(shù)已獲得較為普遍的應(yīng)用。它是利用換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng),通過(guò)上焊件把超聲振動(dòng)能量傳送到焊區(qū)。由于焊區(qū)即兩焊件交界處聲阻大,所以會(huì)產(chǎn)生局部高溫使塑料熔化,在接觸壓力的作用下完成焊接工作。超聲塑料焊接可方便焊接其他焊接法無(wú)法焊接的部位。另外,還節(jié)約了塑料制品昂貴的模具費(fèi),縮短了加工時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率,有經(jīng)濟(jì)、快速和可靠等特點(diǎn)。

超聲波加工

把微細(xì)磨料隨超聲波加工工具一起以一定靜壓力加在工件上,就能加工出與工具相同的形狀。加工時(shí)換能器需在15～40kHz的頻率下,產(chǎn)生15～40微米的振幅。超聲波工具使工件表面的磨料以相當(dāng)大的沖擊力連續(xù)沖擊,破壞超聲輻射部位,使材料破碎而達(dá)到去除材料的目的。超聲波加工主要應(yīng)用于寶石、玉器、大理石、瑪瑙、硬質(zhì)合金等脆硬材料的加工以及異型孔和細(xì)深孔的加工。此外,在普通切削工具上加超聲波換能器振動(dòng)時(shí),也可起到提高精度和效率的作用。

超聲波減肥

利用超聲波換能器的空化效應(yīng)和微機(jī)械振動(dòng),將人體表皮下多余的脂肪細(xì)胞破碎、乳化后排出體外,達(dá)到減肥、塑形的目的。這是國(guó)際上90年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。意大利的Zocchi首次將超聲去脂用于床,并獲得成功,為整形、美容開創(chuàng)了先河。超聲去脂技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得以迅速發(fā)展。

超聲波育種

對(duì)植物種子進(jìn)行適當(dāng)頻率和強(qiáng)度的超聲波照射,可提高種子的發(fā)芽率,降低霉?fàn)€率,促進(jìn)種子的生長(zhǎng),提高植物生長(zhǎng)速度。據(jù)資料介紹,超聲波可使某些植物種子生長(zhǎng)速度提高2～3倍。

電子血壓計(jì)

利用超聲波換能器接收血管的壓力,當(dāng)氣囊加壓緊壓血管時(shí),因外加壓力高于血管舒張壓力,超聲波換能器感受不到血管的壓力;而當(dāng)氣囊逐漸泄氣,超聲波換能器對(duì)血管的壓力隨之減小到某一數(shù)值時(shí),二者的壓力達(dá)到平衡,此時(shí)超聲波換能器就能感受到血管的壓力,該壓力即為心臟的收縮壓,通過(guò)放大器發(fā)出指示信號(hào),給出血壓值。電子血壓計(jì)由于取消了聽診器,可減輕醫(yī)務(wù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

遙測(cè)遙控

在有毒、放射性等惡劣環(huán)境中,人們不能接近工作,需要遠(yuǎn)地控制;電視機(jī),電風(fēng)扇以及電燈等電器開關(guān)需要遙控,都可裝上超聲波換能器,通過(guò)遠(yuǎn)地發(fā)射超聲波由裝在需要控制系統(tǒng)上的接收換能器所接收,把聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)使開關(guān)動(dòng)作。

交通監(jiān)測(cè)

現(xiàn)代交通,自動(dòng)監(jiān)測(cè)車輛的通行和計(jì)數(shù)以便掌握車輛的運(yùn)行情況是非常必要的。如交通監(jiān)理站安裝一個(gè)收發(fā)兼用的超聲波換能器及其附屬設(shè)備,當(dāng)車輛通過(guò)時(shí)就有一個(gè)聲脈沖返回,通過(guò)計(jì)數(shù)累計(jì)可得到日行車輛的數(shù)量。給汽車尾部裝一個(gè)收發(fā)兩用的換能器,可防止倒車相撞事故發(fā)生。在公路上安裝接收型壓電超聲波換能器還可以監(jiān)測(cè)噪聲指數(shù)。

檢漏及氣體檢測(cè)

對(duì)于壓力系統(tǒng),在泄漏處,由于壓力容器的內(nèi)外壓差造成射流噪聲。這種噪聲頻譜極寬。對(duì)于非壓力系統(tǒng),可在密閉系統(tǒng)內(nèi)安放一個(gè)超聲波源,然后從密閉系統(tǒng)外部接收。一般未泄漏時(shí)測(cè)到的信號(hào)幅度極小或沒有,在泄漏處信號(hào)幅度有突然增大的趨勢(shì)。氣體流量檢測(cè)也是化工中的重要手段之一。流量檢測(cè)目前有多種放大，如浮子流量計(jì)等。但利用超聲波換能器主要優(yōu)點(diǎn)是不妨礙流體的流動(dòng)。

信息采集

智能機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)在空間自由行走、辨認(rèn)物體等功能,不僅要用超聲波換能器測(cè)距導(dǎo)盲,而且要成像辨識(shí)。所以,需要小型的超聲波換能器陣,以實(shí)現(xiàn)多種功能,這方面將成為一項(xiàng)重要的研究課題,吸引著眾多的科學(xué)家為之奮斗。