STM32单片机超声波测距系统的设计与实现+源程序(7)
如石英，妮酸锂等，属于压电陶瓷的有锆钛酸铅，钦酸钡等。其具有下列的特性：
把这种材料置于电场之中，它就产生一定的应变；相反，对这种材料施以外力，则由于产生了应变就会在其内部产生一定方向的电场。所以，只要对这种材料加
以交变电场，它就会产生交变的应变，从而产生超声振动。因此，用这种材料可
以制成超声传感器。
传感器的主要组成部分是压电晶片，当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振
动，即可发射声脉冲，是逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引
起的形变可转换成相应的电信号，是正压电效应。前者用于超声波的发射，后者
即为超声波的接收。超声波传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成。这种超声传感
器需要的压电材料较少，价格低廉，且非常适用于气体和液体介质中。在压电陶
瓷上加有大小和方向不断变化的交流电压时，根据压电效应，就会使压电陶瓷晶
片产生机械变形，这种机械变形的大小和方向在一定范围内是与外加电压的大小
和方向成正比的。也就是说，在压电陶瓷晶片上加有频率为 交流电压，它就会产生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气等媒介，便会发出超声波。如果在压电陶瓷晶片上有超声机械波作用，这将会使其产生机械变形，这种机械变形是与超声机械波一致的，机械变形使压电陶瓷晶片产生频率与超声机械波相同的电信号。
超声波传感器采用双晶振子，即把双压电陶瓷片以相反极化方向粘在一起，在长度方向上，一片伸长另一片就缩短。在双晶振子的两面涂敷薄膜电极，其上面用引线通过金属板(振动板)接到一个电极端，下面用引线直接接到另一个电极端。双晶振子为正方形，正方形的左右两边由圆弧形凸起部分支撑着。这两处的支点就成为振子振动的节点。金属板的中心有圆锥形振子，发送超声波时，圆锥形振子有较强的方向性，因而能高效率地发送超声波；接收超声波时，超声波的振动集中于振子的中心，所以能产生高效率的高频电压。
2.2.2 超声波传感器的种类
超声波传感器根据应用范围的不同可分为以下四类：
（1） 通用性超声波传感器
超声波传感器的带宽一般为几kHz，并具有选频特性。通用型超声波传感器的频带窄，但是灵敏度较高，抗干扰性强。但通用型接收传感器与发送传感器是分开使用的，测量中必须成对使。在多通道通信使用时器件比较多，使用不方便，采用宽频带传感器较为方便。因为宽频带传感器发送和接收是共用一个探头的传感器输出开路时，其输出电压较高，但阻抗也高，易受噪声的影响，通常要接入几k到几百k的电阻。
（2） 宽带型超声波传感器
宽带型超声波传感器在工作带宽内具有两个谐振频率，即具有两个谐振点。所以，一个传感器可以兼作接收传感器与发送传感器。宽带传感器具有两个谐振频率，其频率特性就相当于两种传感器的组合。因此，在很宽频带范围内具有较高的灵敏度。
（3） 密封型超声波传感器
密封型超声波传感器对环境的适应性较强，可应用于汽车后方检测物体的装置以及待时计算器等。
（4） 高频型超声波传感器
上述各种类型传感器的中心频率只有数十kHz，但中心频率高于100kHz的传感器近来也有销售。
2.2.3 超声传感器的主要参数及选择
（1） 主要参数
1． 中心频率
中心频率，即压电晶片的谐振频率。当施加于它两端的交变电压频率等于晶片的中心频率时，输出能量最大，传感器的灵敏度最高。中心频率越高，测距越短，而分辨力越高。常见超声波传感器的中心频率有30KHz、40KHz、75KHz、200KHz、400KHz等。