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超声波传感器如何应用于倒车雷达?

时间:2022-04-12 15:24:37来源:21ic电子网

导语:​人们能听到声音是由于物体振动产生的,它的频率在20HZ-20KHZ范围内,超过20KHZ称为超声波,低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。

  一、超声波传感器概述

  超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵和振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。在空气中传播超声波,其频率较低,一般为几十KHZ,而在固体、液体中则频率可用得较高。在空气中衰减较快,而在液体及固体中传播,衰减较小,传播较远。利用超声波的特性,可做成各种超声传感器,配上不同的电路,制成各种超声测量仪器及装置,并在通讯、医疗家电等各方面得到广泛应用。

  超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。这里仅介绍小型超声波传感器,发送与接收略有差别,它适用于在空气中传播,工作频率一般为23-25KHZ及40-45KHZ。这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。

  二、超声波传感器在倒车雷达上的应用

  倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”,也叫“泊车辅助装置”,是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。

  倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。探头装在后保险杠上,根据不同价格和品牌,探头有二、三、四、六、八只不等,分别管前后左右。探头以45度角辐射,上下左右搜寻目标。它最大的好处是能探索到那些低于保险杠而司机从后窗难以看见的障碍物,并报警,如花坛、蹲在车后玩耍的小孩等。倒车雷达的显示器装在后视镜上,它不停地提醒司机车距后面物体还有多少距离,到危险距离时,蜂鸣器就开始鸣叫,让司机停车。挡位杆挂入倒挡时,倒车雷达自动开始工作,测距范围达0.3到2.0米左右,故在停车时,对司机很实用。

  倒车雷达就相当于超声波探头,从整体上来说超声波探头可以分为两大类:一是用电气方式产生超声波,其二是用机械方式产生超声波,鉴于目前较为常用的是压电式超声波发生器,它有两个电晶片和一个共振板,当两极外加脉冲信号,它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时,压力晶片将会发生共振,并带动共振板振动,将机械的能转为电信号的这一过程,这就成了超声波探头的工作原理。

  为了更好地研究超声波和利用起来,人们已经设计和制造出很多超声波发声器,超声波探头加以运用在使用汽车倒车雷达上。这种原理用在一种非接触检测技术上,用于测距来说其计算简单,方便迅速,易于做到实时控制,距离准确度达到工业实用的要求。倒车雷达用于测距上,在某一时刻发出超声波信号,在遇到被测物体后的射回信号波,被倒车雷达接收到,得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度,这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。

标签: 传感器

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