超声波传感器是运用超声波的特性，将超声波信号转换成电信号的传感器。在叙述超声波传感器之前，咱们先来了解一下超声波。
超声波
声波是一种能在气体、液体、固体中传达的机械波。声波按频率可分为次声波、声波和超声波。
声波频率在 16Hz-20kHz 之间，是能为人耳所闻的机械波；次声波便是频率低于16 Hz 的机械，而波超声波则是频率高于20kHz的机械波 。
超声波的特性是频率高、波长短、绕射现象小。它最显着的特性是方向性好，且在液体、固体中衰减很小，穿透身手大，碰到介质分界面会产生显着的反射和折射，因此广泛应用于工业检测中。
超声波的传达速度：超声波一般有纵波、横涉及表面波，他们的传达速度，取决于介质的弹性常数及介质密度。气体和液体中只能传达纵波，气体中声速为344m/s，液体中声速为900-1900m/s。在固体中，纵波、横波和表面波三者的声速成必定联系。一般能够为横波声速为纵波声速的一半，表面波声速约为横波声速的90% 。
超声波在介质中传达时，跟着传达间隔的添加，能量逐步衰减。能量的衰减决定于超声波的分散、散射和吸收。
以超声波作为检测手法，能产生超声波和接纳超声波。完结这种功用的设备便是超声波传感器。
超声波传感器
性能指标
超声波传感器的首要性能指标，包含；
（1）作业频率。
作业频率便是压电晶片的共振频率。当加到它两头的沟通电压的频率和晶片的共振频率持平时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
（2）作业温度。
因为压电资料的居里点一般比较高，特别时确诊用超声波探头运用功率较小，所以作业温度比较低，能够长期地作业而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需求独自的制冷设备。
（3）灵敏度。
首要取决于制作晶片自身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
作业原理
超声波传感器按其作业原理，可分为压电式、磁致弹性式 、电磁式等，以压电式最为常用。
压电式超声波传感器
压电式超声波传感器是运用压电资料的压电效应原理来作业的。常用的灵敏元件资料首要有压电晶体和压电陶瓷。
依据正、逆压电效应的不同，压电式超声波传感器分为产生器（发射探头）和接纳器（接纳探头） 两种，依据结构和运用的波型不同可分为直探头、表面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚集探头、水浸探头、喷水探头和专用探头号。
压电式超声波产生器是运用逆压电效应的原理将高频电振荡转换成高频机械振荡，然后产生超声波。当外加交变电压的频率等于压电资料的固有频率时会产生共振，此刻产生的超声波最强。压电式超声波传感器能够产生几十千赫到几十兆赫的高频超声波，其声强可达几十瓦每平方厘米。
压电式超声波接纳器是运用正压电效应原理进行作业的。当超声波作用到压电晶片上引起晶片弹性，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压经扩大后送到丈量电路，最终记载或显示出来。压电式超声波接纳器的结构和超声波产生器根本相同，有时就用同一个传感器兼作产生器和接纳器两种用处。
典型的压电式超声波传感器结构首要由压电晶片、吸收块（阻尼块）、保护膜等组成。压电晶片多为圆板形，超声波频率与其厚度成反比。压电晶片的双面镀有银层，作为导电的极板，底面接地，上面接至引出线。为了防止传感器与被测件直接触摸而磨损压电晶片，在压电晶片下粘合一层保护膜。吸收块的作用是下降压电晶片的机械质量，吸收超声波的能量。
磁致弹性式超声波传感器
铁磁资料在交变的磁场中沿着磁场方向产生弹性的现象，称为磁致弹性效应。磁致弹性效应的强弱即资料伸长缩短的程度，因铁磁资料的不同而各异。镍的磁致弹性效应最大，假如先加必定的直流磁场，再通以交变电流时，它能够作业在特性最好的区域。磁致弹性传感器的资料除镍外，还有铁钻钒合金和含锌、镍的铁氧体。它们的作业效率规模较窄，仅在几万赫兹以内，但功率可达十万瓦，声强可达几千瓦每平方毫米，且本领较高的温度。
磁致弹性式超声波产生器是把铁磁资料置于交变磁场中，使它产生机械尺度的替换改动即机械振荡，然后产生出超声波。它是用几个厚为0.1-0.4mm的镍片叠加而成，片间绝缘以削减涡流丢失，其结构形状有矩形、窗形等。
磁致弹性式超声波接纳器的原理是：当超声波作用在磁致弹性资料上时，引起资料弹性，然后导致它的内部磁场（ 即导磁特性）产生改动。依据电磁感应，磁致弹性资料上所绕的线圈里便取得感应电动势。此电势送到丈量电路，最终记载或显示出来。
