在工業環境中，傳感器用于檢測和測量有許多不同類型的技術，包括激光和雷達。與使用不同光譜部分的其他傳感器不同，超聲波傳感器使用聲音。每種技術都適用于不同的應用，因此讓我們來探索一下超聲波傳感器的工作原理。

什么是超聲波傳感器？

超聲波傳感器是產生大于 20 kHz 的超高頻聲波的設備，超出了人類的聽覺范圍。它們使用電能和陶瓷換能器，既可以發射聲波，也可以接收聲波。聲波本質上是穿過固體、液體和氣體的壓力波，可用于工業應用，以測量距離或檢測目標的存在與否。

超聲波傳感器是如何工作的？

該傳感器有一個陶瓷換能器，當施加電能時會振動。振動壓縮和膨脹空氣分子，形成從傳感器表面傳播到目標物體的波。超聲波傳感器通過發射聲波來測量距離，然后“聆聽”一段時間，允許聲波在重新傳輸之前從目標上反彈的回波。

我什么時候會使用超聲波傳感器？

由于超聲波傳感器使用聲音而不是光進行檢測，因此它們適用于光電傳感器可能無法實現的應用。目標顏色和/或反射率不會影響超聲波傳感器，使其能夠在強眩光環境中可靠運行。超聲波傳感器也是透明物體檢測和液位測量的解決方案。

什么時候應該使用工業超聲波傳感器代替光學傳感器或雷達傳感器？

超聲波傳感器在檢測透明物體、液位或高反射率或金屬表面時具有優勢。超聲波傳感器在潮濕環境中也能很好地工作，而光束可能會折射掉水滴。然而，超聲波傳感器容易受到溫度波動或風的影響，而這些因素不會影響雷達傳感器。使用光學傳感器，您還可以擁有小光斑尺寸、快速響應，在某些情況下，您可以在目標上投射可見光斑以幫助傳感器對準。

超聲波傳感器如何處理噪聲和干擾？

由于超聲波傳感器使用聲波，因此與超聲波傳感器使用頻率相同的任何聲學噪聲都可能干擾傳感器的輸出。這包括高音調的噪音，例如汽笛產生的噪音，以及安全閥、壓縮空氣或氣動裝置的嘶嘶聲。通過將兩個相同頻率的超聲波傳感器靠近在一起，您還可能會遇到聲學串擾。電磁設備產生交替的電子流，從而產生振動。這些振動可以被變壓器等電氣設備拾取，從而產生嗡嗡聲，從而干擾超聲波傳感器。

哪些環境條件會影響工業超聲波傳感器？

溫度波動會影響超聲波傳感器聲波的速度。隨著溫度的升高，聲波進出目標的速度更快。雖然目標可能沒有移動，但傳感器可能會將目標精確定位為更近。為了解決這一溫度問題，邦納的許多超聲波傳感器（包括 T30UX 系列和 QS18U 系列）都可補償溫度波動，從而在各種環境溫度下提供高精度性能。氣動設備或風扇引起的氣流也可能偏轉或擾亂超聲波的路徑。這可能導致傳感器無法識別目標的正確位置。

為什么在操作超聲波傳感器之前需要讓它預熱？

當傳感器通電時，各個組件會升溫，并加熱周圍的空間和組件。這種從冷啟動到工作溫度的溫度波動稱為“預熱漂移”。在所有組件達到正確的工作溫度之前，測量的準確性可能會受到影響。

什么是死區？

盲區是指傳感器面正前方傳感器無法可靠地進行測量的區域。這是由于一種稱為振鈴的現象。振鈴是發送聲波或激勵脈沖后換能器的持續振動。能量必須消散，換能器才能偵聽回波。因此，目標應位于超聲波傳感器的死區之外。一些超聲波傳感器，包括邦納的S18U系列，在逆音速模式下使用時具有最小的盲區和/或消除盲區的能力。超聲波傳感器比光電傳感器慢嗎？

簡而言之，是的。聲速比光速慢得多。因此，就其本質而言，超聲波傳感器將比光學傳感器慢。

與超聲波傳感器一起使用的最佳目標類型是什么？

與超聲波傳感器一起使用的最佳目標是金屬、陶瓷、玻璃或木材等材料的大而平坦的固體表面。它們應始終垂直于傳感器放置。軟或不規則的表面目標，如顆粒、鋸末或泡沫，無法有效檢測，其他類型的傳感器可以更好地檢測。

使用超聲波傳感器檢測隨機放置的物體的最佳方法是什么？

設置超聲波傳感器時，將傳感器的“背景”告知您的良好狀態。通過示教超聲波反射背景表面作為良好條件，將檢測到位于傳感器和背景之間的任何物體，從而導致輸出切換。