超声波传感器是一种基于高频声波(>20 kHz)的收发器。超声波传感器的工作原理与雷达传感器非常相似,通过分析传输信号的回波来评估目标的属性。
超声波传感器在汽车领域得到了广泛的应用。典型的应用是倒车时的障碍物检测、停车辅助系统和自动停车系统。在第一种应用中,通常2到4个传感器安装在后保险杠上,第二种一般在前方同样安装超声波传感器,在自动停车系统中,一般还需要加上左右两侧的超声波传感器,测量的距离为2至4米,并通过不同的蜂鸣器声音传达给驾驶员。在后一种应用中,传感器数据被输入到控制器中,控制转向、驱动和制动。
市场上有各种各样的超声波传感器。它们在安装配置、环境密封和电子功能上有所不同。在声学上,它们在工作频率和辐射模式上有所不同。
34.1 超声波工作原理
超声波传感器是一个发射声波并接收该声波反射的收发器。收发器是一种换能器,当作为发射器使用时,将电能转换成声波,当作为接收器使用时,将入射声波转换成电信号。
距离的测量是基于声波的往返飞行时间。知道介质中的声速v和往返飞行时间T,则到目标物体的距离R为R=½ vt。
然而,只有当接收到的声波强度足够大时,才能进行这种计算。这个强度取决于发射波的强度、辐射模式、到目标物的距离、介质的透射率和目标物的特性。声波的强度称为声压级(SPL),详见下文超声