超声波换能器工作原理.docx
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超声波换能器工作原理
超声波换能器工作原理
2、超声波换能器的工作原理
(1)超声波换能器:
一种能把高频电能转化为机械能的一种装置,一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式。
电源输出到超声波发生器,再到超声波换能器,一般还要经过超声波导出、接收装置就可以产生超声波了。
(2)超声波换能器的组成:
包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆,其特征在于它还包括阵列接收器,它由引出电缆、换能器、金属圆环、橡胶垫圈组成。
(3)超声波换能器的原理与作用:
超声波换能器即是谐振于超声频率的压电陶瓷,由材料的压电效应将电信号转换为机械振动.超声波换能器是一种能量转换器件,它的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,面它自身消耗很少的一部分功率。
超声波换能器的种类:
可分为压电换能器、夹心换能器、柱型换能器、倒喇叭型换能器等等。
40kHZ超声波发射/接收电路综述
40kHZ超声波发射电路
(1)
40kHZ超声波发射电路之三,由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。
电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16,其谐振频率为40kHZ±2kHZ。
频率稳定性好,不需作任何调整,并由T40-16作为换能器发出40kHZ的超声波信号。
电感L1与电容C2调谐在40kHZ起作谐振作用。
本电路适应电压较宽(3~12V),且频率不变。
电感采用固定式,电感量5.1mH。
整机工作电流约25mA。
发射超声波信号大于8m。
40kHZ超声波发射电路(4)
40kHZ超声波发射电路之四,它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能,通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。
其中门YF1与门YF2组成可控振荡器,当S按下时,振荡器起振,调整RP改变振荡频率,应为40kHZ。
振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作,当YF3输出高电平时,YF4一定输出低电平;YF3输出低电平时,YF4输出高电平。
此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。
电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路74HC00四与非门电路,该电路特点是输出驱动电流大(大于15mA),效率高等。
电路工作电压9V,工作电流大于35mA,发射超声波信号大于10m。
40kHZ超声波发射电路(5)
40kHZ超声波发射电路之五,由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路,调节电阻器RP阻值,可以改变振荡频率。
由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16,使之发射出超声波信号。
电路简单易制。
电路工作电压9V,工作电流40~50mA。
发射超声波信号大于8m。
LM555可用NE555直接替代,效果一样。
双稳态超声波接收机电路
由于单稳态接收机无记忆功能,所以不能用在家用电器的开与关中,适用面不宽。
是一种双稳态超声波接收机电路,它的前级电路同图2-186电路完全一样,只是执行电路不同。
电路中,由VT5、VT6及相关辅助元件构成双稳态电路,当VT4每导通一次(发射机工作一次),触发信号经C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲,VT5、VT6状态翻转一次,当VT6从截止状态转变成导通状态时,VD5截止,VT7截止,继电器K释放;当再来一个触发信号时,VT6由导通转变为截止状态,VD5导通,VT7导通,继电器K吸合......由于增加了双稳电路,使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。
调试时,在a点与+6V(电源)之间用导线快速短路一下后松开,继电器应吸合(或释放),再短路一下松开,继电器应释放(或吸合),如果继电器无反应,请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。
一般情况下一次即可成功。
单稳式超声波接收器电路
单稳式超声波接收器电路原理图,超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ,经R40-16选频后,将40kHZ以外的干扰信号衰减,只有谐振于40kHZ的有用信号(发射机信号)送入VT1~VT3组成的高通放大器放大,经C5、VD1检出直流分量,控制VT4、VT5组成的电子开关带动继电器K工作。
由于该电路仅作单路信号放大,当发射机每发射一次超声波信号时,接收机的继电器吸合一次(吸合时间同发射机发射信号时间相同),无记忆保持功能。
可用作无线遥控摄象机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。
电路中VT1β≥200,VT2β≥150,其他元件自定。
电路不需调试即可工作。
如灵敏度和抗干扰不够,可检查三极管的β值与电容C4的容量是否偏差太大。
经实测,配合相应的发射机,遥控距离可达8m以上。
在室内因墙壁反射,故没有方向性。
电路工作电压3V,静态电流小于10mA。
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