超聲波傳感器相較于電容和電感傳感器擁有較長的檢測距離，相較于光電傳感器不受外部光源的影響。它可以檢測幾乎所有能反射聲音的物體，測量從發出到接收聲音信號的時間。目標物的顏色、透明度和表面反射率對超聲波傳感器沒有任何影響。
超聲波傳感器運行原理
超聲波傳感器包含：換能器，振蕩器（激勵換能器），放大器，比較器（將信號數字化），時鐘脈沖發生器
在傳感器運行時，聲波換能器是有電壓的。由于壓電效應，換能器在激勵作用下發生振蕩并產生聲波脈沖。此時，時鐘脈沖發生器將傳感器切換為接收模式，并開始進行時間測量。當聲波脈沖群達到目標時，反射回聲至換能器。該回聲導致換能器因壓電效應而振動，此時時間測量停止。根據測得的時間以及聲波的速度，可以確定與物體間的距離。
與目標物的距離根據時間測量結果并用如下公式來計算：
d = c * t / 2 其中
d = 距離 (m)
c = 音速 (m/s)
t = 時間 (s)
超聲波換能器結構
1.壓電元件發射和接收聲波（200...400 kHz范圍）
2.帶有一體式泡沫的結構允許壓電元件自由振動
3.固定裝置
4.適應層匹配空氣與壓電元件之間的聲阻抗
5.聲波
超聲波傳感器與其他位置類傳感器的比較
?不受影響
?受影響 ！特定情況下受影響 例：4） 薄且透明薄膜/玻璃 3）如果沒有相互干擾 1）如果不導電 2）如果不是太厚 通常，我們會碰到如下問題 “我應該使用漫反射光電傳感器還是超聲波傳感器？”下表更深入地探討了這個問題。 ? 可以檢測 ? 無法檢測 ！部分情況下可以檢測 ifm提供兩種超聲波傳感器特性 漫反射式超聲波傳感器——檢測范圍存在盲區 漫反射式傳感器可通過時間測量評估由物體反射的聲波，從而確定與物體間的距離。下圖顯示了傳感器的檢測距離和開關特性。由于換能器同時用作發射器和接收器，且需要時間進行切換，因此會存在一個無法評估信號的最小距離，即所謂的盲區。 被測物可沿所有方向（x,y,z）進行線性移動。應避免軸旋轉角度超過4°。 鏡面反射式超聲波傳感器——應用反射性能較差物體 使用鏡面反射式超聲波傳感器時，發射的聲波由預設置的反射器（例如墻壁或金屬板）反射。當物體中斷反射信號時，可以相應檢測到物體。這種超聲波傳感器被用于檢測聲波反射性能較差的物體，例如泡沫、鋸齒狀表面或成一定角度的表面。由于它們只評估是否接收到了回聲，因此無盲區。 聲音/響應曲線 響應曲線有助于用戶確定特定超聲波傳感器對特定應用的適用性。這些曲線顯示在產品數據表中，可見ifm官網各產品頁“下載”板塊下的《一般安裝和操作信息》文檔。 1.距離：x軸為檢測范圍。y軸為聲束寬度。 2.檢測區域：若標準目標物的一半位于檢測區域內。 3.開啟曲線：曲線描述的是標準目標物的邊緣從側面靠近時的開啟點。 4.目標：目標尺寸取決于傳感器的最大檢測距離。請參見數據表。 5.50%的目標位于檢測區域內 6.開關點 對于沿軸向接近傳感器的目標（例如在儲罐液位檢測應用中），傳感器將在目標到達開啟曲線時立刻檢測到物體。 對于聲波曲線較大的應用，考慮使用聲管將聲波聚焦。 為了確保正常使用，可能需要對特定應用進行測試。 超聲波傳感器性能的影響因素 ifm超聲波傳感器不受空氣溫度（內置溫度補償功能）、空氣壓力和濕度影響。然而，以下因素可能會對其性能造成影響。 1.空氣湍流 – 強空氣湍流可能會對聲音傳播造成負面影響，進而影響測量結果。空氣湍流的來源包括風、壓縮空氣和冷卻風扇。為了盡可能減少湍流影響，可對傳感器以及沿測量距離方向設置物理屏蔽裝置。 2.目標材料和表面特性 – 吸音材料以及表面會將聲音反射偏離接收器的材料都難以使用漫反射式超聲波傳感器檢測。它們更適合使用鏡面反射式超聲波傳感器進行檢測。 3.目標速度 – 漫反射式超聲波傳感器開關頻率通常為10Hz或更小，因此不適用于高速應用。 4.目標尺寸 – 目標尺寸必須滿足最小尺寸要求才能被可靠檢測。目標越小，則超聲波傳感器的檢測距離需越小才能進行可靠檢測。 5.目標朝向 – 對于漫反射式超聲波傳感器應用，傳感器面應與目標平行。對于表面平整的目標，最多允許4°的偏轉角。 6.表面臟污 – 少量粉塵和水分可通過換能器振動去除，但大量粉塵和水分會導致檢測性能降低。 7.串擾 – 超聲波傳感器相互安裝過近可能會導致串擾。應遵循安裝說明中規定的最小安裝間距。 本期ifm超聲波傳感器的介紹就到這里，以下為我們往期內容回顧，歡迎和我們聊聊到目前為止你最喜歡哪期內容，或者哪期內容里面的某個小知識出乎了你的意料？
