超声波传感器的检测方式和使用时的注意事项

随着医疗技术的快速发展，超声波传感器技术也被运用的越来越多。在医学中，超声波技术主要被用来诊断疾病。由于超声波存在对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断准确率高等优点，因此受到广大医务工作者和患者的欢迎。
 
超声波检测技术中最重要的就是超声波传感器，超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。它的原理是利用超声波进行数据的采集。超声波是振动频率高于20kHz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
 
超声波传感器最大的优点是，能对被检测物进行非接触式无磨损的检测，它对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。其检测性能几乎不受任何环境条件的影响，包括烟尘环境和雨天。
 
根据被检测对象的体积、材质、以及是否可移动等特征，超声波传感器采用的检测方式有所不同，常见的检测方式有包括：
 
1、穿透式

发送器和接收器分别位于两侧，当被检测对象从它们之间通过时，根据超声波的衰减（或遮挡）情况进行检测。
 
2、限定距离式

发送器和接收器位于同一侧，当限定距离内有被检测对象通过时，根据反射的超声波进行检测。
 
3、限定范围式

发送器和接收器位于限定范围的中心，反射板位于限定范围的边缘，并以无被检测对象遮挡时的反射波衰减值作为基准值。当限定范围内有被检测对象通过时，根据反射波的衰减情况进行检测。
 
4、回归反射式

发送器和接收器位于同一侧，以检测对象（平面物体）作为反射面，根据反射波的衰减情况进行检测。
 
超声波传感器检测用起来很简单，但也存在不少弊端。
 
比如反射问题，假如被探测物体没有处在合适的角度，那超声波传感器就难以实现正确的检测。这会导致出现三角误差（当被测物体与传感器成一定角度的时候，所探测的距离和实际距离有个三角误差）、镜面反射（在特定的角度下，发出的声波被光滑的物体镜面反射出去，因此无法产生回波，也就无法产生距离读数。这时超声波传感器会忽视这个物体的存在）、多次反射（声波经过多次反弹才被传感器接收到，因此实际的探测值并不是真实的距离值）等问题。
 
其次是噪音干扰，虽然多数超声波传感器的工作频率为40－45Khz，远远高于人类能够听到的频率。但是周围环境也会产生类似频率的噪音，会引起传感器接收到错误的信号。
 
最后是交叉问题，当多个超声波传感器按照一定角度被安装在机器人上的时候所引起的。超声波X发出的声波，经过镜面反射，被传感器Z和Y获得，这时Z和Y会根据这个信号来计算距离值，从而无法获得正确的测量。
 
为了使用超声波传感器的过程不出现异常，我们应当注意以下事项：

1：不在户外或高于额定温度的地方使用传感器，保证其可靠性和寿命；
2：不对细粉末和棉纱之类的材料进行检测，因为会吸收声音；
3：喷气嘴喷出的喷气有多种频率，会影响传感器且不应在传感器附近使用；
4：传感器表面的水滴缩短了检出距离；
5：不在强制通风机之类的设备旁使用传感器，减少对局部温度的改变，减少分界处的反射和折射；
6：不在蒸汽区域使用传感器，该区域的大气不均匀，会产生温度梯度，是测量结果出现误差；
7：不在真空区或防爆区使用传感器。