超聲波換能器工作原理

1、2、超聲波換能器的工作原理 (1) 超聲波換能器：一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種裝置，一般有磁致伸縮式和壓電陶瓷式。電源輸出到超聲波發(fā)生器，再到超聲波換能器，一般還要經(jīng)過(guò)超聲波導(dǎo)出、接收裝置就可以產(chǎn)生超聲波了。 (2) 超聲波換能器的組成：包括外殼、匹配層即聲窗、壓電陶瓷圓盤(pán)換能器、背襯、引出電纜，其特征在于它還包括陣列接收器，它由引出電纜、換能器、金屬圓環(huán)、橡膠墊圈組成。 (3) 超聲波換能器的原理與作用：超聲波換能器即是諧振于超聲頻率的壓電陶瓷，由材料的壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng).超聲波換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率（即超聲波）再傳遞出去，面它自身

2、消耗很少的一部分功率。 超聲波換能器的種類(lèi)：可分為壓電換能器、夾心換能器、柱型換能器、倒喇叭型換能器等等。 40kHZ超聲波發(fā)射/接收電路綜述40kHZ超聲波發(fā)射電路(1)        40kHZ超聲波發(fā)射電路之一，由F1F3三門(mén)振蕩器在F3的輸出為40kHZ方波，工作頻率主要由C1、R1和RP決定，用RP可調(diào)電阻來(lái)調(diào)節(jié)頻率。 F3的輸出激勵(lì)換能器T40-16的一端和反向器F4，F(xiàn)4輸出激勵(lì)換能器T40-16的另一端，因此，加入F4使激勵(lì)電壓提高了一倍。電容C3、C2平衡F3和F4的輸出，使波形穩(wěn)定。電路中反向器F1F4用CC4069六反向器中的四個(gè)反

3、向器，剩余兩個(gè)不用（輸入端應(yīng)接地）。電源用9V疊層電池。測(cè)量F3輸出頻率應(yīng)為40kHZ±2kHZ，否則應(yīng)調(diào)節(jié)RP。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。40kHZ超聲波發(fā)射電路(2)      40kHZ超聲波發(fā)射電路之二，電路中晶體管VT1、VT2組成強(qiáng)反饋穩(wěn)頻振蕩器，振蕩頻率等于超聲波換能器T40-16的共振頻率。T40-16是反饋耦合元件，對(duì)于電路來(lái)說(shuō)又是輸出換能器。T40-16兩端的振蕩波形近似于方波，電壓振幅接近電源電壓。S是電源開(kāi)關(guān)，按一下S，便能驅(qū)動(dòng)T40-16發(fā)射出一串40kHZ超聲波信號(hào)。電路工作電壓9V，工作電流約25mA。發(fā)射超聲波信號(hào)

4、大于8m。電路不需調(diào)試即可工作。40kHZ超聲波發(fā)射電路(3)    40kHZ超聲波發(fā)射電路之三，由VT1、VT2組成正反饋回授振蕩器。電路的振蕩頻率決定于反饋元件的T40-16，其諧振頻率為40kHZ±2kHZ。頻率穩(wěn)定性好，不需作任何調(diào)整，并由T40-16作為換能器發(fā)出40kHZ的超聲波信號(hào)。電感L1與電容C2調(diào)諧在40kHZ起作諧振作用。本電路適應(yīng)電壓較寬（312V），且頻率不變。電感采用固定式，電感量5.1mH。整機(jī)工作電流約25mA。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。40kHZ超聲波發(fā)射電路(4)    40kHZ超聲波發(fā)射電路之四，它主要由

5、四與非門(mén)電路CC4011完成振蕩及驅(qū)動(dòng)功能，通過(guò)超聲換能器T40-16輻射出超聲波去控制接收機(jī)。其中門(mén)YF1與門(mén)YF2組成可控振蕩器，當(dāng)S按下時(shí)，振蕩器起振，調(diào)整RP改變振蕩頻率，應(yīng)為40kHZ。振蕩信號(hào)分別控制由YF4、YF3組成的差相驅(qū)動(dòng)器工作，當(dāng)YF3輸出高電平時(shí)，YF4一定輸出低電平；YF3輸出低電平時(shí)，YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發(fā)出40kHZ超聲波。電路中YF1YF4采用高速CMOS電路74HC00四與非門(mén)電路，該電路特點(diǎn)是輸出驅(qū)動(dòng)電流大（大于15mA），效率高等。電路工作電壓9V，工作電流大于35mA，發(fā)射超聲波信號(hào)大于10m。40kHZ超聲波發(fā)射電路(5)&#

6、160;   40kHZ超聲波發(fā)射電路之五，由LM555時(shí)基電路及外圍元件構(gòu)成40kHZ多諧振蕩器電路，調(diào)節(jié)電阻器RP阻值，可以改變振蕩頻率。由LM555第3腳輸出端驅(qū)動(dòng)超聲波換能器T40-16，使之發(fā)射出超聲波信號(hào)。電路簡(jiǎn)單易制。電路工作電壓9V，工作電流4050mA。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。LM555可用NE555直接替代，效果一樣。雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收機(jī)電路  由于單穩(wěn)態(tài)接收機(jī)無(wú)記憶功能，所以不能用在家用電器的開(kāi)與關(guān)中，適用面不寬。是一種雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收機(jī)電路，它的前級(jí)電路同圖2-186電路完全一樣，只是執(zhí)行電路不同。    電路中，由VT5

7、、VT6及相關(guān)輔助元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)VT4每導(dǎo)通一次（發(fā)射機(jī)工作一次），觸發(fā)信號(hào)經(jīng)C7、C8向雙穩(wěn)電路送進(jìn)一個(gè)觸發(fā)脈沖，VT5、VT6狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，當(dāng)VT6從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，VD5截止，VT7截止，繼電器K釋放； 當(dāng)再來(lái)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，VT6由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，VD5導(dǎo)通，VT7導(dǎo)通，繼電器K吸合.由于增加了雙穩(wěn)電路，使之用于電燈、電扇、電視等電器遙控成為現(xiàn)實(shí)。調(diào)試時(shí)，在a點(diǎn)與+6V（電源）之間用導(dǎo)線快速短路一下后松開(kāi)，繼電器應(yīng)吸合（或釋放），再短路一下松開(kāi)，繼電器應(yīng)釋放（或吸合），如果繼電器無(wú)反應(yīng)，請(qǐng)檢查雙穩(wěn)電路元件焊接質(zhì)量和元件參數(shù)。一般情況下一次即可成功。單穩(wěn)式超聲波接收器電路單穩(wěn)式超聲波接收器電路原理圖，超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ，經(jīng)R40-16選頻后，將40kHZ以外的干擾信號(hào)衰減，只有諧振于40kHZ的有用信號(hào)（發(fā)射機(jī)信號(hào)）送入VT1VT3組成的高通放大器放大，經(jīng)C5、VD1檢出直流分量，控制VT4、VT5組成的電子開(kāi)關(guān)帶動(dòng)繼電器K工作。由于該電路僅作單路信號(hào)放大，當(dāng)發(fā)射機(jī)每發(fā)射一次超聲波信號(hào)時(shí)，接收機(jī)的繼電器吸合一次（吸合時(shí)間同發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)時(shí)間相同），無(wú)記憶保持功能?？捎米鳠o(wú)線遙控?cái)z象機(jī)快門(mén)控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。電路中VT1