超声波传感器101：常见问题解答

超声波传感器是一种能产生超过 20 kHz 超高频声波的设备，超出了人类的听觉范围。它们使用电能和陶瓷换能器来发射和接收声波。声波本质上是压力波，可穿过固体、液体和气体，在工业应用中可用于测量距离或检测目标存在与否。

传感器有一个陶瓷换能器，向其施加电能时就会振动。振动以波的形式压缩和膨胀空气分子，并从传感器表面传播到目标物体。超声波传感器通过发射声波来测量距离，然后“侦听”一段设定的时间，让声波从目标上反弹回来，然后再重新发射。

由于超声波传感器是使用声音而不是光线进行检测，因此可用于光电传感器无法使用的应用场合。目标颜色和/或反射率不会影响超声波传感器，所以在高眩光环境中也能可靠运行。超声波传感器也是透明物体检测和液位测量的理想解决方案。

超声波传感器在检测透明物体、液位或高反射或金属表面时有优势。超声波传感器在潮湿环境中也能很好地工作，而光束可能会从水滴中折射出来。不过，超声波传感器容易受到温度波动或风力的影响，而雷达传感器则不受这些因素的影响。光学传感器的光斑尺寸小、响应速度快，在某些情况下，还可以在目标上投射一个可见光斑，帮助传感器对准目标。 

由于超声波传感器使用的是声波，任何与超声波传感器频率相同的声学噪音都可能干扰传感器的输出。这包括高音噪音，如哨声，以及泄压阀、压缩空气或气动设备发出的嘶嘶声。将两个频率相同的超声波传感器放在一起，也可能会产生声学串扰。电磁设备产生交替的电子流，由此会产生振动。变压器等电气设备会接收到这些振动，发出嗡嗡声，干扰超声波传感器。

温度波动影响超声波传感器声波的速度。随着温度的升高，声波的速度会加快。尽管目标可能没有移动，但传感器可能会确定为目标更近。为了解决温度问题，邦纳许多超声波传感器（包括 T30UX 系列和 QS18U 系列）都能补偿温度波动，从而在广泛的环境温度范围内提供高精度性能。气动设备或风扇引起的气流也可能偏转或扰乱超声波的路径。这可能导致传感器无法识别目标的正确位置。 

传感器刚接通电源后，各个元件会发热，同时也会加热周围的空间和元件。这种从冷启动到工作温度的温度波动称为 "预热漂移"。在所有组件达到正确的工作温度之前，可能会影响测量准确性。 

盲区指传感器表面正前方的区域，传感器不能可靠地进行测量。这是由于一种叫做振铃的现象。振铃是声波或激励脉冲发出后换能器的持续振动。在传感器可以收听返回回波之前，能量必须消散。因此，目标应位于超声波传感器的指定盲区之外。某些超声波传感器（包括邦纳 S18U 系列），其盲区极小，和/或在 Retrosonic 模式下使用时能够消除盲区。

简言之，是的。声速比光速慢得多。因此就本质而言，超声波传感器要比光学传感器慢。

最适合使用超声波传感器的目标物有金属、陶瓷、玻璃或木材等材质的又大又平的固体表面。目标物放置应始终垂直于传感器放置。软质或表面不规则的目标物，如弹丸、锯末或泡沫无法有效检测出来，最好使用其他类型的传感器。

在设置超声波传感器时，应将“背景”作为合格条件对传感器进行示教。通过示教超声波反射背景表面作为合格条件，可以检测出传感器和背景之间的任何物体，从而实现输出切换。

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