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     德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器是一種利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。
    德國(guó)倍加福P+超聲波測(cè)距傳感器的原理：
超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。
    1、德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器應(yīng)用于出租車(chē)計(jì)價(jià)器檢測(cè)系統(tǒng)
為了更加節(jié)能減排，解決電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的計(jì)量需求，移動(dòng)式電動(dòng)出租車(chē)計(jì)價(jià)器檢測(cè)系統(tǒng)正式啟用。檢測(cè)裝置大體分為兩部分，一個(gè)是類似密碼箱大小的主機(jī)，放在車(chē)的后座上，另一個(gè)是測(cè)距傳感器，吸附在車(chē)身上。據(jù)介紹，裝置采用的是行車(chē)測(cè)距法，司機(jī)開(kāi)著車(chē)行駛一定距離，檢測(cè)裝置和計(jì)價(jià)器會(huì)同步采樣。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程預(yù)計(jì)七八分鐘就能完成。
    一、傳輸時(shí)間德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器的發(fā)展激光在檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，技術(shù)含量十分豐富，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和生活的影響也十分明顯。激光測(cè)距是激光早的應(yīng)用之一。這是由于激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點(diǎn)。1965年前蘇聯(lián)利用激光測(cè)地球和月球之間距離（380´103km）誤差只有250m。1969年美國(guó)人登月后置反射鏡于月面，也用激光測(cè)量地月之距，誤差只有15cm。利用激光傳輸時(shí)間來(lái)測(cè)量距離的基本原理是通過(guò)測(cè)量激光往返目標(biāo)所需時(shí)間來(lái)確定目標(biāo)距離。即：傳輸時(shí)間激光測(cè)距雖然原理簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但以前主要用于軍事和科學(xué)研究方面，在工業(yè)自動(dòng)化方面卻很少見(jiàn)。因?yàn)榧す鉁y(cè)距傳感器售價(jià)太高，一般在幾千美元。實(shí)際上，所有工業(yè)用戶都在尋找一種能在較遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)精密距離檢測(cè)的傳感器。因?yàn)樵S多情況下近距離安裝傳感器會(huì)受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制，如今的傳輸時(shí)間激光測(cè)距傳感器將為這類場(chǎng)合的工程師排憂解難。
    二、工作原理 傳輸時(shí)間德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器工作時(shí)。傳輸時(shí)間德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器必須極其精地測(cè)定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬臁＠?，光速約為3´108m/s，要想使分辨率達(dá)到1mm，則傳輸時(shí)間測(cè)距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時(shí)間：0.001m¸(3´108m/s)=3ps要分辨出3ps的時(shí)間，這是對(duì)電子技術(shù)提出的過(guò)高要求，實(shí)現(xiàn)起來(lái)造價(jià)太高。但是如今廉價(jià)的傳輸時(shí)間激光傳感器巧妙地避開(kāi)了這一障礙，利用一種簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度。
    三、解決其它技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題 傳輸時(shí)間德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器可用于其它技術(shù)無(wú)法應(yīng)用的場(chǎng)合。例如，當(dāng)目標(biāo)很近時(shí)，計(jì)算來(lái)自目標(biāo)反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢測(cè)任務(wù)。但是，當(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)內(nèi)或目標(biāo)顏色變化時(shí)，普通光電傳感器就難以應(yīng)付了。雖然良好的背景噪聲抑制傳感器和三角測(cè)量傳感器在目標(biāo)顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標(biāo)角度不固定或目標(biāo)太亮?xí)r，其性能的可預(yù)測(cè)性變差。此外，三角測(cè)量傳感器一般量程只限于0.5m以內(nèi)。德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器雖然也經(jīng)常用于檢測(cè)距離較遠(yuǎn)的物體，而且由于它不是光學(xué)裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器是依據(jù)聲速測(cè)量距離的，因此存在一些固有的缺點(diǎn)，不能用于以下場(chǎng)合。
①待測(cè)目標(biāo)與傳感器的換能器不相垂直的場(chǎng)合。因?yàn)槌暡z測(cè)的目標(biāo)必須處于與傳感器垂直方位偏角不大于10°角以內(nèi)。
②需要光束直徑很小的場(chǎng)合。因?yàn)橐话愠暡ㄊ陔x開(kāi)傳感器2m遠(yuǎn)時(shí)直徑為0.76cm。
③需要可見(jiàn)光斑進(jìn)行位置校準(zhǔn)的場(chǎng)合。
④多風(fēng)的場(chǎng)合。
⑤真空?qǐng)龊稀?br />⑥溫度梯度較大的場(chǎng)合。因?yàn)檫@種情況下會(huì)造成聲速的變化。
⑦需要快速響應(yīng)的場(chǎng)合。
⑧空氣密度變化較大的情況。密度變化會(huì)造成聲速變化。
而德國(guó)倍加福P+超聲波測(cè)距傳感器能解決上述所有場(chǎng)合的檢測(cè)。
    四、在自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛用途 如今，自動(dòng)檢測(cè)和控制的方法中，除了德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器和普通光電傳感器外，又增加了一個(gè)能解決長(zhǎng)距離測(cè)量和檢驗(yàn)的新方法—傳輸時(shí)間激光距離傳感器。它為各種不同場(chǎng)合提供了應(yīng)用的靈活性，這些場(chǎng)合可包括如下：
①設(shè)備定位。
②測(cè)量料包的料位。
③測(cè)量傳送帶上的物體距離和物體高度。
④測(cè)量原木直徑。
⑤保護(hù)高架起重機(jī)免于碰撞。
⑥*檢查場(chǎng)合。
⑦飛機(jī)離地距離監(jiān)測(cè)。
    德國(guó)P+F超聲波測(cè)距傳感器的基本組成是激光器、成像物鏡、光電位敏接收器、信號(hào)處理機(jī)測(cè)量結(jié)果顯示系統(tǒng)。激光束在被測(cè)物體表面上形成一個(gè)亮的光斑，成像物鏡將該光斑成像到光敏接收器的光敏上，產(chǎn)生探測(cè)其敏感面上光斑位置的電信號(hào)。當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，其表面上光斑相對(duì)成像物鏡的位置發(fā)生改變，相應(yīng)地成像點(diǎn)在光敏器件上的位置也要發(fā)生變化，由目標(biāo)反射回來(lái)的光線通過(guò)接收鏡頭組并聚焦于CCD，傳感器使用CCD上的所有光點(diǎn)的光量分布來(lái)決定光點(diǎn)的中心，并以此作為目標(biāo)物位置。CCD檢測(cè)出光點(diǎn)對(duì)每一像素的光量分布峰值并將其識(shí)別為目標(biāo)物位置，不管光點(diǎn)的光量分布如何，CCD都能做穩(wěn)定的高精度位移測(cè)量。