| 超聲傳感器利用空氣聲納原理,它們先發(fā)射一種線性調(diào)頻超聲波,然后再轉(zhuǎn)換成接收模式并等待接收從目標(biāo)表面返回的回波。知道空氣（或其他氣體）中給定的聲速,用戶即可計(jì)算出距離。將超聲傳感器置于儲(chǔ)罐頂端,同時(shí)將儲(chǔ)罐中的液體表面作為
此外,還可探測(cè)及補(bǔ)償像溫度這樣的變量,并產(chǎn)生出高精度的讀數(shù)。非接觸式超聲傳感器與接觸式機(jī)械傳感器相比具有很多優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗鼈兛梢员苊鈾C(jī)械活動(dòng)元件與液體長(zhǎng)時(shí)間接觸而產(chǎn)生的磨損、黏結(jié)或腐蝕等。
今天的電子及微處理器芯片,使人們能通過編程賦予傳感器更多的特性,其中包括高低告警、噪聲及其他瞬態(tài)干擾濾除、使用率信息報(bào)告以及故障診斷等。
壓電超聲傳感器
壓電傳感器用一種已被切割并具有特定頻率范圍的陶瓷壓電元件制成。將兩個(gè)電極焊接在壓電晶體上后,再將晶體粘在一個(gè)封閉盒內(nèi)并從后面密封。
壓電傳感器的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是可將陶瓷元件裝入各種封裝中,例如：鋁、不銹鋼、聚四氟乙烯、PVC或RTV等。這使得設(shè)計(jì)工程師們能夠選擇一種與被測(cè)液體及其相關(guān)氣體環(huán)境相兼容的傳感器封裝類型。
壓電傳感器的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)致探測(cè)距離相對(duì)較短的低靈敏度、被發(fā)射后的長(zhǎng)振鈴所限制的短距離探測(cè)能力,以及由于溫度變化所導(dǎo)致的諧振頻率偏移等。傳感器設(shè)計(jì)者已經(jīng)通過采用*的驅(qū)動(dòng)及接收電路設(shè)計(jì)而成功地解決了頻率偏移問題。
通過高電壓和單周期窄脈沖來驅(qū)動(dòng)而不是用音頻來驅(qū)動(dòng),傳感器產(chǎn)生出像用錘子敲鐘那樣的諧振。設(shè)計(jì)具有帶通濾波器的接收電路,可使傳感器適應(yīng)在溫度范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)頻率范圍。
這種方法的缺點(diǎn)主要是驅(qū)動(dòng)能力有限和探測(cè)距離較短。對(duì)于那些傳感器處于恒定溫度上的應(yīng)用（譬如室內(nèi)應(yīng)用）,音頻驅(qū)動(dòng)及較窄的接收帶通濾波器,比脈沖驅(qū)動(dòng)可獲得更佳的探測(cè)距離。
長(zhǎng)振鈴對(duì)于壓電傳感器來說仍然是一個(gè)問題,如果希望能擁有距離更短的探測(cè)能力,設(shè)計(jì)師們通?？墒褂脙蓚€(gè)轉(zhuǎn)換器：一個(gè)用于發(fā)射一個(gè)用于接收。低靈敏度也限制了壓電傳感器的長(zhǎng)距離探測(cè)能力,盡管通過修改轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)以及使用低噪聲及高增益接收電路,許多壓電傳感器廠商已經(jīng)顯著提高了這些傳感器的長(zhǎng)距離探測(cè)能力。
靜電超聲傳感器
靜電超聲傳感器工作原理與電容式麥克風(fēng)相似：只在一邊鍍有一層金屬的薄介電薄膜形成傳感器的活動(dòng)元件,用來發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)。中心開槽的固定底板主要用來集中聲束以沖擊薄膜。
薄膜緊緊裹住固定底板,很像一面鼓的鼓面,而底板上則加有直流偏置。發(fā)射時(shí),鍍金屬薄膜會(huì)由于加高壓交流超聲信號(hào)而振動(dòng);接收時(shí)傳感器探測(cè)回波信號(hào),并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成小幅度交流,經(jīng)過適當(dāng)放大后再由接收電路接收及處理。
靜電元件在寬頻率范圍內(nèi)具有相對(duì)比較平坦的頻率響應(yīng),且由于它們不會(huì)諧振,因此具有極低的振鈴特性。這種元件具有比對(duì)應(yīng)壓電元件更高的靈敏度——通常高40 dB或更高。
靜電傳感器更高的靈敏度可轉(zhuǎn)換成比壓電傳感器更長(zhǎng)距離的探測(cè)能力（或短距離應(yīng)用時(shí)的更低增益接收電路）,以及更為可靠的探測(cè)小型及吸聲目標(biāo)的能力。帶適當(dāng)驅(qū)動(dòng)和接收電路的單個(gè)靜電傳感器,可覆蓋短至1英寸、長(zhǎng)至60英尺的探測(cè)距離,使其成為儲(chǔ)罐液位測(cè)量應(yīng)用的理想選擇。
這種傳感器的性能在寬工作溫度范圍（典型為-40～125℃）內(nèi)都很穩(wěn)定,故可使用無須對(duì)器件溫度偏移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)尿?qū)動(dòng)及接收電路,因此可將電路與傳感器一起封裝于傳感器盒中。如圖1所示,靜電智能傳感器的尺寸僅為1.6（直徑）英寸×0.75（高）英寸,使其成為有限空間應(yīng)用的一種緊湊型解決方案。
但靜電傳感器也有一些缺點(diǎn),例如：緊貼靜電傳感器的工作元件（鍍金屬薄膜）比壓電傳感器的易碎,不太結(jié)實(shí),以及盒體封裝材料僅局限于各類鋼材等。
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