超聲探頭定心裝置結構設計

『壹』 汽車的倒車雷達使用的是超聲波，而真正的雷達使用的是電磁波，為什麼又叫倒車雷達呢要專業解釋。

倒車雷達就相當於超聲波探頭，從整體上來說超聲波探頭可以分為兩大類：一是用電氣方式產生超聲波，其二是用機械方式產生超聲波，鑒於目前較為常用的是壓電式超聲波發生器，它有兩個電晶片和一個共振板，當兩極外加脈沖信號，它的頻率等於壓電晶片的固有震盪頻率時，壓力晶片將會發生共振，並帶動共振板振動，將機械的能轉為電信號的這一過程，這就成了超聲波探頭的工作原理。為了更好地研究超聲波和利用起來，人們已經設計和製造出很多超聲波發聲器，超聲波探頭加以運用在使用汽車倒車雷達上。

雷達是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、雲和雨的阻擋，具有全天候、全天時的特點，並有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛應用於社會經濟發展(如氣象預報、資源探測、環境監測等)和科學研究(天體研究、大氣物理、電離層結構研究等)。星載和機載合成孔徑雷達已經成為當今遙感中十分重要的感測器。以地面為目標的雷達可以探測地面的精確形狀。其空間分辨力可達幾米到幾十米，且與距離無關。雷達在洪水監測、海冰監測、土壤濕度調查、森林資源清查、地質調查等方面顯示了很好的應用潛力

不一個概念的。

『貳』 攜帶型B超的攜帶型B超基本術語解釋

B模式
是用亮度 （Brightness）調制方式來顯示回波強弱的方式，也稱作斷層圖像」，即二維灰階圖像。
M模式
是記錄在某一固定的采樣線上，組織器官隨時間變化而發生縱向運動的方法。
B/M模式
是顯示器上同時顯示一幅斷層圖像和一幅M模式圖像的操作模式。
體位標志
是為標志當前超聲所探測的身體部位而設的身體部位的圖形標志
字 符
一組數字和字母及其它符號，用來對超聲圖像加入注釋。
探頭
是電聲換能片，在超聲掃描時，它將電發射脈沖信號轉換成超聲脈沖信號，也將超聲回波信號轉換成電信號。
DSC
是數字掃描轉換器的縮寫，是一個數字集成存貯器，它能存貯超聲信號並把它們轉化為TV掃描信號。
動態范圍
是指回波信號不被雜訊淹沒，並且不飽和，能放大顯示的輸入（電壓等等） 范圍。
電子聚焦
適當安排換能器陣各陣元的激勵信號，實現聲束聚焦的技術。
多段聚焦
在不同探測深度進行電子聚焦，聚焦數的增加可使圖像更加清晰。
增強
是一種增強圖像邊緣以使圖像組織邊界更清晰的功能。
Far Gain（遠場增益）
是補償超聲波隨探測點深度增加而衰減用的增益。
Near Gain（近場增益）
是一種控制在距換能片不超過3cm的區域內的回波強度的功能。
幀相關
是一種濾除雜訊，對圖像進行平滑的功能。
掃描速度
指M模式圖像每秒內的水平移動的距離，在這里指的是一幅圖像從左邊掃至右邊所需的時間。
ZOOM（倍率）
是一種放大圖像的功能。
凍結
是使實時顯示的超聲圖像靜止不動的功能。
全數字化超聲診斷儀
採用數字聲束形成技術，在接收模擬人體信號的過程中，探頭將信號 進行數字化編碼，使信號完全數字化，進一步提高圖像的質量。通常理解，凡具有 4個聚焦點的超聲診斷儀則應是數字化超聲。
通道
可等同於物理通道。對接收通道而言，通道即指具有接收隔離、前置放大、 TGC控制等具體電路的硬體。在多聲束形成技術中，每一物理通道（對應一個陣元）將分為多個虛擬通道（或稱邏輯通道），產生不同的延遲時間後與相鄰的陣元信號相加，形成不同的聲束
成像幀率
成像幀率取決於成像設備的性能、是否使用多聲束形成技術和探測深度，其中探測深度對成像幀率起決定性的作用。探測深度越小，成像幀率就越高；使用多聲束形成技術，成像幀率也可進一步提高。
動態聚焦
動態聚焦是指動態接收聚焦，在一條接收聲束中多次改變焦點，並把各焦點附近的回波信號拼接成一條完整的接收聲束。
全程聚焦
一類動態聚焦，焦點數很大，通常不少於 64。只有採用了數字聲束形成技術的 設備，才能實現全程聚焦。
超聲探頭的頻帶
針對診斷超聲，不同的檢查部位或目的要求使用不同的發射和接收頻率。以壓電晶體為換能器的探頭，只能在某一特定的頻率下產生共振，其頻帶較窄。探頭的寬頻帶是由換能器材料決定。探頭的頻帶寬指探頭覆蓋的頻率范圍的寬度與中心頻率之比。超寬頻探頭的帶寬可接近 100%。
採用寬頻探頭可在近場發射和接收高頻成分的超聲波，以提高圖像的分辨力；而在遠場採用較低頻率，以爭取較強的穿透力。 寬頻探頭也是進行諧波成像必不可少的條件。
數字式波束形成器
回波信號只被簡單放大後就被轉換成數字信號，然後用數字電路實現以往需要用模擬器件實現的信號延遲、相加等處理。
其優劣勢為：信號延遲精度高，系統的靈活性大，可*性好；但其性能通常與模 /數轉換的精度、回波信號處理的通道數等因素有關。
模擬式波束形成器
回波信號被放大後，信號的延遲和相加處理*模擬器件（電感、電容、運算放大器等）來實現。
波束形成器
前端用來形成一條條掃描線信號的硬體電路。在使用電子探頭時，波束形成器的前端與多個換能器陣元相聯，從而進行信號的放大，並將各陣元接收的回波信號作適當延遲和相加，以實現電子聚焦。
電子聚焦
電子聚焦包括發射聚焦和接收聚焦，由於發射脈沖時間過短，無法實現發射時的實時連續動態聚焦，因而電子聚焦實際上是指聲束信號形成過程（即接收過程）的連續動態聚焦。
融合圖像技術 在寬頻帶探頭的檢測下，形成多頻率構成的圖像（發射高頻用於檢測表淺組織，發射低頻用於檢測深部組織）。
三維成像
將大量的二維超聲信息在計算機的幫助下，按一定的順序進行疊加，從而獲得來自於二維超聲的組織器官三維立體空間構造圖。
能量圖
以利用超聲多普勒方法檢測慢速血流信號為基礎，除去頻移信號，僅利用由紅血球散射能量形成的幅度信號，可出色地顯示細小血管分布，不受血流角度及彎曲度的影響，故又稱為超聲血流造影技術。
方向性能量圖則全面利用了幅值及頻移信號，有時又稱為輻合全彩色多普勒，既可顯示血管分布，又可檢出血流平均速度。
彩色多普勒血流成像
彩色多普勒血流成像系統（通常稱為彩超）能同時顯示 B型圖像和多普勒血流數據（血流方向，流速，流速分散）的雙重超聲掃描系統。Color Power Angio，CPA 檢測血流中血球後散射能量的大小，不區分流向，和 θ角（聲波方向和血流方向間夾角）無關。CPA提高了血流檢測的靈敏度，尤其適用於顯示細小血管的低速血流，但不能顯示血流方向。
諧波成像
由於聲在人體組織內傳播過程產生的非線性以及組織界面入射 /反射關系的非線性，使得當發射的聲波頻率為f 0 時，回波（由於反射或散射）頻率種除有f 0 （稱基波），還有2f 0 ，3f 0 ……等成分（稱為諧波），其中以二次諧波（2f 0 ）的能量最大。
利用回聲（反射或散射）中的二次諧波所攜帶的人體信息形成的聲像圖稱為超聲諧波成像。不使用 UCA（超聲造影劑）的諧波成像稱為自然諧波成像（Native Harmonic Imaging）或組織諧波成像（Tissue Harmonic Imaging）。使用UCA（超聲造影劑）的諧波成像稱為造影諧波成像。
動態范圍
接收信號的動態變化幅度，單位為分貝（ dB），動態范圍越大，其信號應用區域就越廣，而病灶的包容量就越大。
雜訊
紊亂斷續或統計上隨機的聲震盪，異常的聲音，即在一定頻段中出現的異常干擾。
幀頻 每秒成像的幀數。幀頻越高，圖像顯示就越平穩。
後處理
存儲器中的數字信號按地址取出後，設定的程序進行變換，進行信息的一種處理。
灰階 以不同的亮度級來顯示振幅強弱。灰階數越大，越能顯示微小病灶。
圖像分辨力 超聲波辨別兩個相鄰不同阻抗的物體的能力。具有軸向、測向及橫向分辨力的基本分辨力。
多普勒效應
超聲波在人體內傳播時，遇到與之作相對運動的臟器或界面，反射或散射的超聲波頻率隨著界面運動的情況而發生改變。
超聲造影劑採用大小為 5~7μm的封閉氣泡或固態離子以顯著增強反射信號，提高血流的可視度。造影劑也能適度提高組織的對比度，有助於在動態滲透研究中觀測組織隨時間的增強
多頻探頭多頻探頭是脈沖回波換能器的一個新發展，他可以用同一個探頭發出幾種不同的超聲脈沖，實現用高頻超聲覆蓋進廠，中頻超聲覆蓋遠近場過渡區，低頻超聲覆蓋遠場的設計思想。單元多頻探頭是把多層壓電陶瓷（或高分子壓電材料）片相互粘合起來，從各層間的電極分別引出引線，以便對不同層進行激勵，獲得多種頻率的超聲脈沖發射。多頻探頭的數字編碼簡單，易於丟失信號，但價格較適中。
寬頻探頭：
用同一個探頭發出連續的超聲脈沖信號，實現某一頻率范圍內的超聲信號能無間隙的發射和接收。
超寬頻探頭：
在寬頻探頭的基礎之上，使探頭接收和發射的超聲信號范圍進一步的得到擴展。 超寬頻探頭的信號完全進行在接收的瞬間，並進行定時全面地數字編碼、信號放大，保證信號無失真，並擴展了信號的動態范圍。 機械探頭：有電機帶動其轉軸位於探頭曲面的焦點上的旋轉頭單向轉動，旋轉頭上鑲嵌著兩個聚焦換能器，當換能器旋轉到面向反射鏡方向時，發射超聲脈沖，經拋物面發射後即形成一排平行的直線掃描波束，實現了機械掃描。其優點在於扇形機械掃描探頭具有遠區探查視野大，與人體聲耦合接觸面積小，切向與側向解析度相同。適用於心臟、小器官、眼科、內腔管道和腹部臟器的超聲檢查 。
環陣探頭：
在機械扇掃超聲診斷設備中採用圓環陣動態分段聚焦方法的原理和線陣的動態聚焦一樣，環陣探頭將一個圓形活塞換能器分割成一個小的中心圓盤和若干個同心圓的遠換，這些圓環和圓盤組成陣元，其輻射面積相等，但在電學上和聲學上都是相互隔離的。對每個陣元的電信號施加適當的延遲，就能實現沿中心軸任何距離的聚焦，這與聲透鏡的作用相仿，因此其到了「電子聚焦透鏡」的作用。
幀頻：
在這里指每秒成像的幀數。當儀器每秒的成像速度達 24 幀以上者，稱為實時成像，它可以作各種靜態及活動臟器的顯示與記錄，比如心臟血管的搏動、胎動、胎心以及血液流動等均可在圖像中直接觀察，而且實時成像易於尋找較小病灶及顯示與鄰近結構、臟器之間的空間關系；准實時成像的幀頻在 16~23 幀 / 秒，可隱約顯示一些臟器的活動，但動作不連續；靜態成像是指成像速度比較慢，成像一幀需要 0.5~10 秒，不能顯示活動臟器的動態。幀頻越高，越能使圖像系統顯示平穩。
通道：
可等同於物理通道。對接收通道而言，通道即指具有接收隔離、前置放大、 TGC 控制等具體電路的硬體。在多聲束形成技術中，每一物理通道（對應一個陣元）將分為多個虛擬通道（或稱邏輯通道），產生不同的遲時間後與相鄰的陣元信號相加，形成不同的聲束。
存儲幅數：
在系統的存儲器內存儲圖像的幅數。
動態范圍：
指被接收信號的動態變化幅度，單位為分貝（ dB ），動態范圍越大，其信號應用區域就越廣，而病灶的包容量就越大
動態聚焦：
動態聚焦是指動態接收聚焦、在一條接收聲束中多次改變焦點，並把各焦點附近的回波信號拚接成一條完整的接收聲束。
全程聚焦：
一類動態聚焦，焦點數很大，通常不少於 64 ，只用採用了數字聲束形成技術的設備，才能實現全程聚焦。
增益：
是指接收機的電壓放大倍數。一般近程增益是指接收機對近距離信號的電壓放大倍數，通常 B 超的近程增益取負系數可調（衰減），例如可調范圍為 0~ -30db 可調。這種設計便於抑制近場強信號，避免放大器出現飽和；遠程增益是指接收機對遠距離信號的電壓放大倍數，通常遠程增益取正系數可調，例如可調范圍為 0~6db ，這種設計便於對遠場回波實施補償，從而克服由於介質損耗而造成的遠程回波的衰減。 雜訊
紊亂斷續或統計上隨機的聲振盪，是不需要的聲音，即在一定頻段中任何不需要的干擾。
數模轉化：
將模擬信號轉換成數字信號進行存儲，並在寫入和讀出的過程中對信號進行各種處理，最終將數字信號變換為模擬信號表現出來。
全數字化：
在系統中接收到模擬人體信號後，在探頭部分實行全部數字化編碼，使信號完全數字化，能提高設備的抗外界干擾能力，降低噪音、提高圖像質量，方便地對圖像進行存儲、更改、放大等操作。
超聲診斷設備進入數字信號與圖像處理技術是超聲診斷設備先進性、不斷改進的一個目標。
對於模擬信號，一般情況下易於受外界干擾或器件參數飄逸，造成多種噪音進入系統，而且模擬信號的處理精度較低，無法高保真地傳遞轉換圖像信息。
針對模擬信號的這些缺點，人們對超聲設備的每一環節提出了數字與圖像處理技術，這一技術提高了超聲信號的精確度。具體表現為：
1 、數字式延遲方式提高了波束的聚焦精度，提高了圖像的解析度。2 、數字幀處理技術抑制了圖像中地斑點噪音。3 、數字邊緣增強技術又突出了圖像中的高頻部分，從而使圖像輪廓清晰可見。4 、師資掃描變換器不僅實現了坐標變換、數據插補，而且應用在圖像上就有了放大、縮小、變焦、搖鏡頭。5 、數字化在圖像後處理中已產生可以隨意改變圖像的灰階范圍、存儲多幅圖像，用電影回放功能把臟器活動的全過程展示。
多普勒效應：
當一定頻率的超聲波由聲源發射並在介質中傳播時，如果遇到與聲原作相對運動的界面，則其反射的超聲波頻率隨界面運動的情況而發生變化，這種現象稱為多普勒效應。界面向著聲源運動，反射波頻率增高；界面背著聲源運動，反射波頻率降低。反射 波與入射聲波頻率之差稱為多普勒頻移，頻移的大小取決於相對運動的速度，反射界面的相 對越快，頻移越大，反之頻移則小。對於心臟、血管壁、瓣膜的運動和血液（主要是紅細胞） 的流動，均可以引起多普勒效應。
利用多普勒效應，使用各種方式顯示多普勒頻移，從而對疾病做出診斷，這就是臨床醫學上所講的 D 型診斷法。臨床上可用多普勒效應測量心臟及大血管等的血流力學狀態，特別是先天性心臟病及瓣膜病的分流及返流情況的檢查有較大的臨床運用價值。隨著超聲多普了技術的飛速發展，它的臨床應用范圍也在不斷擴大，用於臨床診斷的超聲多普勒儀器大致可分為三大類：脈沖多普勒血流儀（Pulsed Wave Doppler ）、連續多普勒血流儀（Continuous Wave Doppler ）、彩色多普勒血流顯像儀（Color Doppler Flow imaging 或CDFI ）。其中彩色多普勒血流顯像是在多普勒勒二維顯像的基礎上，以實時彩色編碼顯示血流的方法，即顯示屏上以不同的彩色顯示不同的血流方向，從而增加了血流的直觀感。
D 型超聲有兩種不同的發射方式：脈沖式（PW ）、連續式（CW ）；兩者具有不同的功能。脈沖多普勒有距離選通功能，可探測某一深度局部的血流速度、方向、性質，進行定位診斷，但因其脈沖重復頻率較低，影響高速血流的測定；而連續多普勒有兩個換能器，一個連續發射超聲波，另一個不斷接收回波，無最大流速檢測限制，因此可以顯示高速血流頻譜，但它所顯示的頻譜是聲束通道上所有血流信息的混合血流頻譜，缺乏距離選通功能，不能進行確切的定位診斷，故與脈沖多普勒結合使用，提高診斷正確率；可調的連續多普勒是指多普勒頻譜的范圍是可調的，可測任意的高速血流。
彩色血流成像：
利用多普勒原理，並把不同的顏色代表不同的血流方向，不同的彩色輝 度 代表不同的血流速度形成的二維彩色血流信息圖像，疊加在二維黑白回聲結構圖像的相應區域上，從而實現解剖結構與血流狀態兩種圖像相互結合的實時顯像。它能清楚了解大血管的解剖形態與活動情況 , 而且能直觀形象地顯示血流方向、速度、范圍及有無血流紊亂及異常通路等。現國內通用者為正紅負藍，即朝向探頭的正向血流以紅色表示，而遠離探頭的負向血流以藍色表示，由此可清楚判斷血流的方向。
血流速度的快慢決定著反射頻率的高低，在頻譜多普勒上用波幅高低束表示。血流速度快，頻譜曲線上的幅度高；血流速度慢，其頻譜曲線上的幅度低，故波幅高低能精確計算血流速度。在彩色多普勒圖像上用明暗不同的彩色輝度來顯示。
三維：
在超聲探測儀中，將探測的三維物體圖像以平面顯示的方法顯現成具有立體感的顯示方法。三維重建是指運用超寬頻技術，在已提供的大量高度清晰二維圖像的精確數據基礎之上，使收集到的圖像信號數據特性化、系統化，以組成三維的顯示，其獨特的控制信號功能將使一系列三維圖像盡顯於屏幕之上。
三維成像
三維超聲圖像重建是超聲圖像處理方面的熱點，已成為超聲成像的一個發展趨勢。第一個三維超聲成像商品裝置是採用互相垂直方向上擺動的機械掃描探頭，在 3S 時間內採集感興趣的數據，進行圖像重建，產生矢狀面、冠狀面和橫斷面圖像，在所獲得的超聲信息容量范圍內可以調整這些平面，便可看到多個連續圖像。
三維超聲成像需要解決的問題很多，包括數據採集方式、實時圖像重建、臨床引用價值等。目前已出現四種數據採集方式：平行掃描、旋轉掃描、扇形掃描、磁場空間定位自由掃描。三維超聲成像中最引人注目的是實時三維成像，實時三維成像的關鍵是採用並行數據處理與縮短數據採集時間，一個解決方案時同時向幾個方向發射聲波脈沖，並同時採集和處理多條掃描線的聲束信息，顯然這增加了超聲成像系統的復雜性。
三維 CPA 綜合的三維彩色能量血管圖，從血管解剖學的角度分析，盡可能多地提供廣泛的信號，使微細血管及慢速血流均有逼真的可視性，從而所有不同層次血管的顯示組成了逼真的三維血管能量圖。 3D CPA 能快速地提供一個三維並且可以旋轉的一個完整器官的血管圖，比如一個詳盡有用的腎臟的和肝臟的血管圖，胎兒及其胎盤的血流應用等，另外整體的 3D 灰階成像可以體現一個快捷的、用灰階表現的表面 3D 觀察的解剖部件。
在 CPA 模式基礎下發展，三維 CPA 對全面灌注探查提供一個全新、更有效的方法。 CPA 本身對細小血管，慢速血流非常敏感，而且它不因角度、偽差所影響。三維 CPA 更進一步地讓用戶看到血流網的三維情況。
電影回放
圖像在被顯示的過程中，是從緩沖內存中讀取數據的，即在探頭停止掃描或者圖像被凍結之前的一部分數據將被存儲到緩沖內存中，使用者可以根據需要從內存中調用所需要的圖像數據進行研究、測量，或是重現緩沖內存中的圖像數據，以得到實時記錄的部分圖像信號。
聲全息
利用聲波的干涉和衍射原理，記錄物體散射聲場的全息數據（振幅和相位），也稱全息圖，通過重建獲得物體可見圖像的成像方法。數字重建聲全息就是指將全息數據數字化，並通過數值計算獲得物體聲像的方法。
能量圖
以利用超聲多普勒方法檢測慢速血流信號為基礎，除去頻移信號，僅利用由紅血球散射能量形成的幅度信號，可出色地顯示細小血管分布，不受血流角度及彎曲度的影響，故又稱為超聲血流造影技術。
CPA
Color Power Angio ，檢測血流中紅血球散射能量的大小，不區分流向，和 θ角（聲波方向和血流方向夾角）無關。 CPA提高了血流檢測的靈敏度，尤其適用於顯示細小血管的低速血流，但不能顯示血流方向。
SonoCT 成像：
SonoCT 綜合實時顯像技術將不同角度和不斷層的復雜共面 X 光斷層攝影實時綜合到單一復合圖像中 , 不需要其它任何特殊的設備和操作，就可以使臨床得到比常規超聲垂直平面掃描高出九倍的信息量。 SonoCT 主要通過深層次、多角度信號的處理過程來提高圖像的質量，而且通過不同角度和不同層次的掃描清晰地顯示圖像並處理解決諸如斑點、混亂、雜訊、閃爍、偽像和折射陰影等問題，同時使應得到的臨床效果和真正的組織系統得到了完整的體現。功能： 1 、圖像的對 比度和清晰度都達到了無法比擬的效果。 2 、改善了圖像邊緣的絕對可視性和界面的清晰度。 3 、保證了透聲區中心的增益和影像的完整，這些對於診斷來說都是很重要的特性。 4 、提高了穿刺引導的清晰度。這些綜合技術將在未來的臨床運用上的各個方面。

『叄』 超聲波發射電路原理以及組成部分,謝謝!

摘要超聲波測距器，可以應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用於如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.10-5.00m，測量精度1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用於距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制，並且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在移動機器人的研製上也得到了廣泛的應用。 關鍵詞 單片機AT82S51超聲波感測器測量距離 一、設計要求 設計一個超聲波測距器，可以應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用於如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.10-3.00m，測量精度1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。 二、設計思路 超聲波感測器及其測距原理 超聲波是指頻率高於20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波感測器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波感測器有發送器和接收器，但一個超聲波感測器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波感測器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。 超聲波測距的原理一般採用渡越時間法TOF（timeofflight）。首先測出超聲波從發射到遇到障礙物返回所經歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離 測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用於高精度的中長距離測量。因為超聲波在標准空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機負責計時，單片機使用12.0M晶振，所以此系統的測量精度理論上可以達到毫米級。 由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因而超聲波可以用於距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，並且在測量精度方面也能達到要求。 超聲波發生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。本課題屬於近距離測量，可以採用常用的壓電式超聲波換能器來實現。 根據設計要求並綜合各方面因素，可以採用AT89S51單片機作為主控制器，用動態掃描法實現LED數字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距器的系統框圖如下圖所示： 超聲波測距器系統設計框圖 三、系統組成 硬體部分 主要由單片機系統及顯示電路、超聲波發射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。採用AT89S51來實現對CX20106A紅外接收晶元和TCT40-10系列超聲波轉換模塊的控制。單片機通過P1.0引腳經反相器來控制超聲波的發送，然後單片機不停的檢測INT0引腳，當INT0引腳的電平由高電平變為低電平時就認為超聲波已經返回。計數器所計的數據就是超聲波所經歷的時間，通過換算就可以得到感測器與障礙物之間的距離。 軟體部分 主要由主程序、超聲波發生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分。 四、系統硬體電路設計 1.單片機系統及顯示電路 單片機採用89S51或其兼容系列。採用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩定的時鍾頻率，減小測量誤差。單片機用P1.0埠輸出超聲波轉化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路採用簡單實用的4位共陽LED數碼管，段碼用74LS244驅動，位碼用PNP三極體驅動。單片機系統及顯示電路如下圖所示 單片機及顯示電路原理圖 2.超聲波發射電路原理圖參考期刊如圖所示： 超聲波發射電路原理圖 壓電超聲波轉換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。內部結構上圖所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等於壓電晶片的固有振盪頻率時，壓電晶片將會發生共振，並帶動共振板振動產生超聲波，這時它就是一超聲波發生器;如沒加電壓，當共振板接受到超聲波時，將壓迫壓電振盪器作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接受轉換器。超聲波發射轉換器與接受轉換器其結構稍有不同。 3.超聲波檢測接受電路 參考紅外轉化接收期刊的電路採用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用晶元，常用於電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。實驗證明其具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。 超聲波接收電路圖 五、系統程序設計 超聲波測距軟體設計主要由主程序，超聲波發射子程序，超聲波接受中斷程序及顯示子程序組成。下面對超聲波測距器的演算法，主程序，超聲波發射子程序和超聲波接受中斷程序逐一介紹。 1．超聲波測距器的演算法設計 下圖示意了超聲波測距的原理，即超聲波發生器T在某一時刻發出的一個超聲波信號，當超聲波遇到被測物體後反射回來，就被超聲波接收器R所接受。這樣只要計算出發生信號到接受返回信號所用的時間，就可算出超聲波發生器與反射物體的距離。 距離計算公式：d=s/2=(c*t)/2 *d為被測物與測距器的距離，s為聲波的來迴路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時間 聲速c與溫度有關，如溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法加以校正。聲速確定後，只要測得超聲波往返時間，即可求得距離。在系統加入溫度感測器來監測環境溫度，可進行溫度被償。這里可以用DS18B20測量環境溫度，根據不同的環境溫度確定一聲速提高測距的穩定性。為了增強系統的可靠性，應在軟硬體上採用抗干擾措施。 不同溫度下的超聲波聲速表 溫度/ -30 -20 -10 0 10 20 30 100 聲速c(m/s) 313 319 325 323 338 344 349 386 2．主程序 主程序首先對系統環境初始化，設置定時器T0工作模式為16位的定時計數器模式，置位總中斷允許位EA並給顯示埠P0和P2清0。然後調用超聲波發生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發，需延遲0.1ms(這也就是測距器會有一個最小可測距離的原因)後，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由於採用12MHz的晶振，機器周期為1us,當主程序檢測到接收成功的標志位後，將計數器T0中的數（即超聲波來回所用的時間）按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離,設計時取20℃時的聲速為344m/s則有： d=(C*T0)/2=172T0/10000cm（其中T0為計數器T0的計數值） 測出距離後結果將以十進制BCD碼方式LED,然後再發超聲波脈沖重復測量過程。主程序框圖如下 3.超聲波發生子程序和超聲波接收中斷程序 超聲波發生子程序的作用是通過P1.0埠發送2個左右的超聲波信號頻率約40KHz的方波，脈沖寬度為12us左右，同時把計數器T0打開進行計時。超聲波測距器主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（INT0引腳出現低電平)，立即進入中斷程序。進入該中斷後就立即關閉計時器T0停止計時，並將測距成功標志字賦值1。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器T0溢出中斷將外中斷0關閉，並將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功。 六．軟硬體調試及性能 超聲波測距儀的製作和調試，其中超聲波發射和接收採用Φ15的超聲波換能器TCT40-10F1（T發射）和TCT40-10S1（R接收），中心頻率為40kHz，安裝時應保持兩換能器中心軸線平行並相距4～8cm，其餘元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據測量范圍要求不同，可適當調整與接收換能器並接的濾波電容C4的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 硬體電路製作完成並調試好後，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據實際情況可以修改超聲波發生子程序每次發送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應不同距離的測量需要。根據所設計的電路參數和程序，測距儀能測的范圍為0.07～5.5m，測距儀最大誤差不超過1cm。系統調試完後應對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優化系統使其達到實際使用的測量要求。 後續工作需實驗後才能驗證 根據參考電路和集成的電路器件測距范圍有限10m以內為好。 http://www.chuandong.com/cdbbs/2008-12/17/081217A9D4D0217.html希望對你有幫助！

『肆』 倒車雷達為什麼不用電磁波而用超聲波

倒車雷達在倒車時，利用超聲波原理，由裝置在車尾保險杠上的探頭發送超聲波撞擊障礙物後反射此聲波，計算出車體與障礙物間的實際距離，然後提示給司機，使停車或倒車更容易、更安全。超聲波感測器主要功能是發出和接收超聲波信號，然後將信號輸入到主機裡面，通過顯示設備顯示出來。

(4)超聲探頭定心裝置結構設計擴展閱讀

超聲波發探頭可以分為兩大類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。較為常用的是壓電式超聲波發生器，其有兩個壓電晶片和一個共振板，當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等於壓電晶片的固有振盪頻率時，壓電晶片將會發生共振，並帶動共振板振動，便產生超聲波。

反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波探頭了。

倒車雷達測距：倒車雷達探頭在某一時刻發出超聲波信號，遇到被測物體後反射回來，被倒車雷達接收到。只要計算出超聲波信號從發射到接收到回波信號的時間，知道在介質中的傳播速度，就可以計算出距被測物體的距離：

倒車雷達探頭可以帶外殼和線，也可以是裸探頭產品經高低溫老化，性能穩定。外徑尺寸從10mm到22mm多種，一般根據需要設計各種型號規格探頭。

『伍』 超聲波是如何測量液位

當超聲波在低密度介質傳播時遇到高密度的介質時，不能穿透高密度介質，在兩種介質的界面上會產生反射，超聲波液位計就是利用這個特點製成。超聲波液位計的探頭是一個既可發射超聲波，又可接收超聲波。當超聲波液位計的探頭向液面發射超聲波後，經液面反射被接收，其中有個時間差，即超聲波向液面發射及從液面反射所需要的時間，超聲波液位計就記錄這個時間差，並將這個時間差除於2就是從超聲波液位計探頭到液面的超聲波單程時間，將超聲波的傳播速度乘以其單程時間就是超聲波探頭到被測液面的距離。再根據超聲波液位計設定的測量量程，即可計算出液位的高度。
一個水池的深度為6m，設計滿池的水位是5m，超聲波液位計安裝在水池的頂部，液位計與滿池水位有1m的空間距離。超聲波在空氣傳播深度以340m/s計。超聲波探頭從發射超聲波到接收超聲波的時間為8ms，那麼超聲波的單程時間4ms。超聲波液位計探頭到水面的距離l是：l=t×v＝0.004×340＝1.36m，超聲波液位計計算，減去1m的空間距離，再由設定的量程5m減去餘下的距離，即5-0.36＝4.64m，這就是實際測得的液位高度。

『陸』 超聲波清洗設備的結構是怎麼樣的

1、設計實用
在研發和生產時採用的是實用的設計理念，產品是針對大中小型企業、工廠、醫療和生活中所用到的儀器而設計的。高品質的五金超聲波清洗為了讓使用者能簡單操控儀器，採用的是一鍵操控的模式，保證產品質量的同時在外觀上研發團隊還追求完美的外觀設計。
2、工藝新穎
五金超聲波清洗的工作中設定了清洗流程在進行轉換時，每秒產生的高速振盪迅速對儀器進行清潔消毒和滅菌，儀器的轉換效率非常高。特有的防漏水新工藝的研發，加上高效的超聲波空化效應的原理，取代了傳統的手工洗刷的方法，原本清洗不到的地方通過水分子在超聲波的作用下震盪，把表面和死角縫隙處的污物震落。
3、清洗效果好
五金超聲波清洗的超聲波積淀技術已研發成功使超聲波在工作時，對所清洗儀器的狹縫、凹槽、深孔和盲孔表面和內部細小零件的清洗得心應手，同時在除油、除銹和除氧化物等方面也有較好的效果。

『柒』 生活中超聲波產生的裝置是什麼材料

是熱塑性的塑料。

質量輕，密度小；超聲波傳遞率高，適合模具的大型化；硬度不高，模具上可以實現較復雜紋路的雕刻，加工成本相對低廉。而其缺點則是耐磨度不高，易磨損。

超聲波發生器採用世界領先的他激式震盪電路結構，較自激式震盪電路結構在輸出功率增加10%以上。超聲波放大電路形式採用線性放大電路和開關電源電路。

超聲波簡介：

開關電源電路的優點：轉換效率高，因此大功率超聲波電源採用此形式。線性電源電路的優點：不嚴格要求電路匹配，允許工作頻率連續快速變化。

鋼模鈦合金模集成了鋼模和鋁模的許多優點，配合連續發振的超聲波機器使用，軔性較高，熱傳導好，硬度高，使用時間長，但是成本稍昂貴些。

超聲波模具設計需要根據模具材料，尺寸以及機器頻率，聲學原理等因素綜合考慮。超聲波模具因為焊接部位錯誤。

不寬且比較長，因此模具的寬度已經超過了聲波在材料中的1/2波長，因此需要開兩根槽來保證模具出力均勻，主要是根據聲學原理來考量。

『捌』 超聲波換能器組成及工作原理

1、超聲波換能器組成：超聲波換能器由外殼、匹配層、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜和Cymbal陣列接收器組成。壓電陶瓷圓盤換能器採用厚度方向極化的PZT-5壓電材料製成，Cymbal陣列接收器由8～16隻Cymbal換能器、兩個金屬圓環和橡膠墊圈組成。

2、超聲波換能器工作原理：超聲波感測器是利用超聲波的特性研製而成 的感測器。超聲波是一種振動頻 率高於聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發生振動產生的，它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠 成為射線而定向傳播等特點。

(8)超聲探頭定心裝置結構設計擴展閱讀：

超聲波換能器的應用：

超聲波換能器應用 超聲波換能器的應用十分廣泛,它按應用的行業分為工業、農業、交通運輸、生活、醫療及軍事等。按實現的功能分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測、檢測、監測、遙測、遙控等；按工作環境分為液體、氣體、生物體等;按性質分為功率超聲波、檢測超聲波、超聲波成像等。

壓電陶瓷變壓器 壓電陶瓷變壓器是利用極化後壓電體的壓電效應來實現電壓輸出的。

超聲波馬達 超聲波馬達是把定子作為換能器, 利用壓電晶體的逆壓電效應讓馬達定子處於超聲波頻率的振動, 然後靠定子和轉子間的摩擦力來傳遞能量, 帶動轉子轉動。

超聲波清洗 超聲波清洗的機理是利用超聲波在清洗液中傳播時的空化、輻射壓、聲流等物理效應。

超聲波焊接 超聲波焊接有超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接兩大類。

『玖』 超聲波振動篩上的超聲波裝置的設計原理是什麼

就是換能器的振動帶動上面篩子的振動