德国P+F倍加福珍奇超声波传感器成为一个标准通用品

传感器作为一种技术性元件，可以定性或定量地记录在特定的物理或化学性质。在自动化技术中，传感器用信号检测机器或设备，该信号也作为控制单元的输入变量。传感器的特点主要是物理运作原理。电感式传感器对电磁场变化做出反应，而光电传感器对光波变化做出反应。超声波传感器则利用声波在传输介质（气体，液体，固体物质）中运行。超声波传感器主要在工厂自动化中用于测量运行时间或空气中的声波脉冲振幅。如同广泛使用的飞行时间测量方法，传感器发出一系列超声波脉冲，随后测量直到收到回波的时间 （图1）。一个单一的超声波转换器，可行使一个发射器和一个接收器的功能，便常常用在此处。传感器到产生回波的目标物之间的距离，通过以下公式可以计算出来： . （C：音速，T：测量运行时间）。 此外，发射器、接收器包含的各个转换器可以共同置于一个外壳中或者分别连接，使得标准传感器和直通波束传感器可以集于一体。

通过高达几百伏的电压激励在超声波转换器上来获得在发送器模式下达到所需要的频率的一系列脉冲或单个脉冲。随后传感器切换到接收模式，转换器转变成类似麦克风功能。将几毫伏级的接收信号放大，解调，并传送到一个阈值检测器。目标物距离便通过声波脉冲的持续时间而计算得出。同一个转化器既可用作发射器也可用作接收器，意味着在传感器前方会有一段不可进行检测的盲区。不同的硬件和软件检测，可以大大削减这一盲区，从而提高抗干扰能力。

由于空气中的声速 （c0：音速在0 °C （331.5米/秒），T：开尔文温度，T0：温度°0 °C(273.15 K)，和温度有很大关系，工作温度100 K时 出现18％的变化。传感器测量温度并做出相应的补偿，以便更有效地抑制干扰，这使得测量精度在整个温度范围内比终值高002。

之所以超声波的工作频率范围从40千赫到近1 MHz，是因为高频率时衰减加剧，检测距离很短。传感器的检测范围可以扩展为100mm到10m。超声波传感器会相应得变缓慢，尤其是在长距离检测时，因为空气中声音传播速度比光慢1000倍。对于10米远的目标物，声波的运行时间大约是60毫秒，这一工作时间在许多应用中还是绰绰有余。

除了上述超声波转换器的主要功能之外，硬件设计和上述所有传感器内部微控制器的信号处理是决定性的性能特点。，强大的32位控制器可以实时重现复杂的算法来代替只提供基本功能的8位控制器是完全有可能的，需要更小的安装空间，更低的成本，以及标准化的安装。例如可调节的声锥宽度，和苛刻环境里通过回波振幅而得出结果的可能（除了运行时间）。所有这些可能性大大拓宽了目前的应用领域，且潜力无穷，有待挖掘。