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1、2 2、超声波换能器的工作原理、超声波换能器的工作原理 (1)(1) 超声波换能器：一种能把高频电能转化为机械能的一种装置，一般有磁致伸缩式和压 电陶瓷式。电源输出到超声波发生器，再到超声波换能器，一般还要经过 超声波导出、接收 装置就可以产生超声波了。 (2)(2) 超声波换能器的组成：包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出 电缆， 其特征在于它还包括阵列接收器， 它由引出电缆、 换能器、 金属圆环、 橡胶垫圈组成。 (3)(3) 超声波换能器的原理与作用：超声波换能器即是谐振于超声频率的压电陶瓷，由材料 的压电效应将电信号转换为机械振动.超声波换能器是一种能量转换器件，它的
2、功能是将输 入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，面它自身消耗很少的一部分功率。 超声波换能器的种类： 可分为压电换能器、 夹心换能器、 柱型换能器、 倒喇叭型换能器等等。 40kHZ 40kHZ 超声波发射超声波发射/ /接收电路综述接收电路综述 40kHZ 超声波发射电路(1) 40kHZ 超声波发射电路之一，由F1F3 三门振荡器在 F3 的输出为 40kHZ 方波，工作频 率主要由 C1、R1 和 RP 决定，用RP 可调电阻来调节频率。 F3 的输出激励换能器 T40-16 的 一端和反向器 F4，F4 输出激励换能器 T40-16 的另一端，因此，加入F4 使激励电压提高
3、了 一倍。电容 C3、C2 平衡 F3 和 F4 的输出，使波形稳定。电路中反向器F1F4 用 CC4069 六反 向器中的四个反向器，剩余两个不用（输入端应接地）。电源用 9V 叠层电池。测量F3 输出 频率应为 40kHZ2kHZ，否则应调节RP。发射超声波信号大于8m。 40kHZ 超声波发射电路(2) 40kHZ 超声波发射电路之二，电路中晶体管VT1、VT2 组成强反馈稳频振荡器，振荡频率 等于超声波换能器 T40-16 的共振频率。T40-16 是反馈耦合元件，对于电路来说又是输出换 能器。T40-16 两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源电压。 S 是电源开关，按一下 S，
4、便能驱动 T40-16 发射出一串 40kHZ 超声波信号。电路工作电压9V，工作电流约 25mA。 发射超声波信号大于 8m。电路不需调试即可工作。 40kHZ 超声波发射电路(3) 40kHZ 超声波发射电路之三，由VT1、VT2 组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于 反馈元件的 T40-16，其谐振频率为 40kHZ2kHZ。频率稳定性好，不需作任何调整，并由 T40-16 作为换能器发出 40kHZ 的超声波信号。电感L1 与电容 C2 调谐在 40kHZ 起作谐振作 用。本电路适应电压较宽（312V），且频率不变。电感采用固定式，电感量5.1mH。整机 工作电流约 25mA。发
5、射超声波信号大于8m。 40kHZ 超声波发射电路(4) 40kHZ 超声波发射电路之四，它主要由四与非门电路CC4011 完成振荡及驱动功能，通过超 声换能器 T40-16 辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1 与门 YF2 组成可控振荡器，当 S 按下时，振荡器起振，调整RP 改变振荡频率，应为 40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3 组成的差相驱动器工作，当YF3 输出高电平时，YF4 一定输出低电平；YF3 输出低电平时， YF4 输出高电平。此电平控制T40-16 换能器发出 40kHZ 超声波。电路中 YF1YF4 采用高速 CMOS 电路 74HC00 四与非门电路，该电
6、路特点是输出驱动电流大（大于15mA），效率高等。 电路工作电压 9V，工作电流大于 35mA，发射超声波信号大于10m。 40kHZ 超声波发射电路(5) 40kHZ 超声波发射电路之五，由LM555 时基电路及外围元件构成40kHZ 多谐振荡器电路，调 节电阻器 RP 阻值，可以改变振荡频率。由LM555 第 3 脚输出端驱动超声波换能器T40-16， 使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压 9V，工作电流4050mA。发射超声波 信号大于 8m。LM555 可用 NE555 直接替代，效果一样。 双稳态超声波接收机电路 由于单稳态接收机无记忆功能， 所以不能用在家用电器的开与关
7、中， 适用面不宽。是一种 双稳态超声波接收机电路，它的前级电路同图2-186 电路完全一样，只是执行电路不同。 电路中，由 VT5、VT6 及相关辅助元件构成双稳态电路，当VT4 每导通一次（发射机工 作一次），触发信号经C7、C8 向双稳电路送进一个触发脉冲，VT5、VT6 状态翻转一次，当 VT6 从截止状态转变成导通状态时，VD5 截止，VT7 截止，继电器K 释放； 当再来一个触发 信号时，VT6 由导通转变为截止状态，VD5 导通，VT7 导通，继电器 K 吸合.由于增加 了双稳电路，使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。调试时，在a 点与+6V（电 源）之间用导线快速短路一下
8、后松开，继电器应吸合（或释放），再短路一下松开，继电器 应释放（或吸合），如果继电器无反应，请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。一般情 况下一次即可成功。 单稳式超声波接收器电路 单稳式超声波接收器电路原理图，超声波换能器R40-16 谐振频率为 40kHZ，经R40-16 选频 后， 将 40kHZ以外的干扰信号衰减， 只有谐振于40kHZ的有用信号 （发射机信号） 送入 VT1VT3 组成的高通放大器放大，经C5、VD1 检出直流分量，控制 VT4、VT5 组成的电子开关带动继 电器 K 工作。由于该电路仅作单路信号放大， 当发射机每发射一次超声波信号时， 接收机的 继电器吸合一次（吸合时间同发射机发射信号时间相同） ，无记忆保持功能。 可用作无线遥 控摄象机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。电路中VT1 200，VT2 150，其他 元件自定。电路不需调试即可工作。如灵敏度和抗干扰不够，可检查三极管的 值与电容 C4 的容量是否偏差太大。经实测，配合相应的发射机，遥控距离可达8m 以上。在室内因墙 壁反射，故没有方向性。电路工作电压3V，静态电流小于 10mA。