超聲波傳感器是一種將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成其它能量信號(hào)（通常是電信號(hào)）的傳感器。超聲波是振動(dòng)頻率高于20kHz的機(jī)械波，可以廣泛應(yīng)用在物位 (液位)監(jiān)測(cè)，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開關(guān)，以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域。

超聲波傳感器的工作原理是由探頭發(fā)出高頻超聲波脈沖，當(dāng)遇到被測(cè)物體表面時(shí)，該聲波被反射回來，部分反射回波被探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后根據(jù)聲波發(fā)射與接收的時(shí)間差，以及聲波的傳播速度來計(jì)算距離或者位置。

超聲波傳感器有以下幾點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

- 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低。

- 超聲波對(duì)雨、雪、的穿透力強(qiáng)，可以在惡劣天氣下工作。

- 超聲波對(duì)光照和色彩不敏感，可以用于識(shí)別透明以及反射性差的物體。

- 不容易受環(huán)境電磁場(chǎng)的干擾。

- 反應(yīng)速度靈敏，距離遠(yuǎn)，適用范圍廣、精度高。

- 可以進(jìn)行定位和定量。

- 對(duì)人體無害。

缺點(diǎn)：

- 測(cè)距速度不如激光測(cè)距和毫米波測(cè)距。

- 超聲波有一定的擴(kuò)散角，只能測(cè)量距離，不可以測(cè)量方位，所以只能在低速 (如泊車)時(shí)使用，且必須在汽車的前、后保險(xiǎn)杠不同方位上安裝多個(gè)超聲波傳感器。

- 發(fā)射信號(hào)和余振的信號(hào)都會(huì)對(duì)回波信號(hào)造成覆蓋或者干擾，因此在低于某一距離后就會(huì)喪失探測(cè)功能，這就是普通超聲波傳感器的探測(cè)距離必須大于30cm的原因之一，若小于這個(gè)距離，則系統(tǒng)無法探測(cè)障礙物。因此，比較好的解決辦法是在安裝超聲波傳感器的同時(shí)安裝攝像頭。

- 壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用超聲波傳感器功率較小，工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。但是，在高溫、高壓、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下使用時(shí)，壓電材料會(huì)發(fā)生相變或者老化而失效。

超聲波傳感器有以下幾個(gè)典型的應(yīng)用案例：

- 超聲波液位計(jì)：利用超聲波脈沖回波法實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量的儀表。具有非接觸、穩(wěn)定可靠、易于安裝和維護(hù)等特點(diǎn)?？梢杂糜谑?、化工、電力、水處理、水文和環(huán)保監(jiān)測(cè)等行業(yè)的敞開式槽池中的連續(xù)性液位測(cè)量，如污水廢水槽池和水利水文測(cè)量。

- 倒車?yán)走_(dá)：利用超聲波傳感器檢測(cè)后方障礙物的距離，并通過顯示器或蜂鳴器給駕駛員以視覺或聽覺的提示，防止碰撞發(fā)生。是汽車泊車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置。

- 集裝箱狀態(tài)探測(cè)：利用超聲波傳感器向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波，并根據(jù)反射回來的信號(hào)分析集裝箱的狀態(tài)，如滿、空或半滿等。可以提高物流效率和安全性。

- 透明物體檢測(cè)：利用超聲波對(duì)光照和色彩不敏感的特點(diǎn)，可以識(shí)別透明以及反射性差的物體。例如，在食品加工廠中，可以實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測(cè)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

結(jié)論：通過對(duì)超聲波傳感器的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用案例的介紹，可以看出超聲波傳感器是一種非接觸式的距離或位置測(cè)量?jī)x器，具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些局限性。因此，在使用超聲波傳感器時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和要求，選擇合適的型號(hào)和參數(shù)，以及配合其他傳感器或設(shè)備，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和效率。