為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設計和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類(lèi)是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器

超聲波傳感器通常采用度越時(shí)間法,即利用s=vt/2計算被測物體的距離。式中s為收發(fā)頭與被測物體之間的距離, v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度(v = 331. 41+T/273m/s),t為超聲波的往返時(shí)間間隔。工作原理為:發(fā)射頭發(fā)出的超聲波以速度v在空氣中傳播,在到達被測物體時(shí)被其表面反射返回,由接收頭接收,其往返時(shí)間為t,由s算出被測物體的距離。T為環(huán)境溫度,在量精度要求高的場(chǎng)合必須考慮此影響,但在一般情況下,可舍去此法,由軟件進(jìn)行調整補償。

由于超聲波也是一種聲波，其聲速c與溫度有關(guān)，附表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，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(guò)溫度補償的方法加以校正。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時(shí)間，就可以求出距離。這就是超聲波測距原理。

激光測距傳感器的優(yōu)勢: 激光測距傳感器INSIGHT-60 　　核心技術(shù)指標

1、 激光測距傳感器

2、 測量距離范圍0.-60米，200米，要使用反光板

3、 全程精度誤差1.5毫米

4、 激光連續使用壽命超過(guò)5萬(wàn)個(gè)小時(shí)（5年）

5、 具備標準的RS232、RS422的通訊串口

6、 同時(shí)具備數字信號和4-20MA模擬型號輸出。模擬信號對應距離最大值可自行設定

7、 激光測距傳感器可以和以太網(wǎng)標準ASC2碼

8、 簡(jiǎn)潔實(shí)用的通訊軟件保證了現場(chǎng)工作的準確方便

一、傳輸時(shí)間激光距離傳感器的發(fā)展

激光在檢測領(lǐng)域中的應用十分廣泛，技術(shù)含量十分豐富，對社會(huì )生產(chǎn)和生活的影響也十分明顯。激光測距是激光最早的應用之一。這是由于激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點(diǎn)。1965年前蘇聯(lián)利用激光測地球和月球之間距離（380′103km）誤差只有250m。1969年美國人登月后置反射鏡于月面，也用激光測量地月之距，誤差只有15cm。

利用激光傳輸時(shí)間來(lái)測量距離的基本原理是通過(guò)測量激光往返目標所需時(shí)間來(lái)確定目標距離。即： 。

傳輸時(shí)間激光測距雖然原理簡(jiǎn)單、結構簡(jiǎn)單，但以前主要用于軍事和科學(xué)研究方面，在工業(yè)自動(dòng)化方面卻很少見(jiàn)。因為激光測距傳感器售價(jià)太高，一般在幾千美元。實(shí)際上，所有工業(yè)用戶(hù)都在尋找一種能在較遠距離實(shí)現精密距離檢測的傳感器。因為許多情況下近距離安裝傳感器會(huì )受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制，如今的傳輸時(shí)間激光測距傳感器將為這類(lèi)場(chǎng)合的工程師排憂(yōu)解難。

二、工作原理

傳輸時(shí)間激光傳感器工作時(shí)，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測定目標距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時(shí)間，因為光速太快。

例如，光速約為3′108m/s，要想使分辨率達到1mm，則傳輸時(shí)間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時(shí)間： 　　0.001m?(3′108m/s)=3ps 　　要分辨出3ps的時(shí)間，這是對電子技術(shù)提出的過(guò)高要求，實(shí)現起來(lái)造價(jià)太高。但是如今廉價(jià)的傳輸時(shí)間激光傳感器巧妙地避開(kāi)了這一障礙，利用一種簡(jiǎn)單的統計學(xué)原理，即平均法則實(shí)現了1mm的分辨率，并且能保證響應速度。

三、解決其它技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題

傳輸時(shí)間激光距離傳感器可用于其它技術(shù)無(wú)法應用的場(chǎng)合。例如，當目標很近時(shí)，計算來(lái)自目標反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢測任務(wù)。但是，當目標距離較遠內或目標顏色變化時(shí)，普通光電傳感器就難以應付了。

雖然先進(jìn)的背景噪聲抑制傳感器和三角測量傳感器在目標顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標角度不固定或目標太亮時(shí)，其性能的可預測性變差。此外，三角測量傳感器一般量程只限于0.5m以?xún)取?

超聲波傳感器雖然也經(jīng)常用于檢測距離較遠的物體，而且由于它不是光學(xué)裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，超聲波傳感器是依據聲速測量距離的，因此存在一些固有的缺點(diǎn)，不能用于以下場(chǎng)合。

①待測目標與傳感器的換能器不相垂直的場(chǎng)合。因為超聲波檢測的目標必須處于與傳感器垂直方位偏角不大于10°角以?xún)取?

②需要光束直徑很小的場(chǎng)合。因為一般超聲波束在離開(kāi)傳感器2m遠時(shí)直徑為0.76cm。

③需要可見(jiàn)光斑進(jìn)行位置校準的場(chǎng)合。

④多風(fēng)的場(chǎng)合。

⑤真空場(chǎng)合。

⑥溫度梯度較大的場(chǎng)合。因為這種情況下會(huì )造成聲速的變化。

⑦需要快速響應的場(chǎng)合。

而激光距離傳感器能解決上述所有場(chǎng)合的檢測。

四、在自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛用途

如今，自動(dòng)檢測和控制的方法中，除了超聲波傳感器和普通光電傳感器外，又增加了一個(gè)能解決長(cháng)距離測量和檢驗的新方法—傳輸時(shí)間激光距離傳感器。它為各種不同場(chǎng)合提供了應用的靈活性，這些場(chǎng)合可包括如下：

①設備定位。

②測量料包的料位。

③測量傳送帶上的物體距離和物體高度。

④測量原木直徑。

⑤保護高架起重機免于碰撞。

⑥無(wú)誤差檢查場(chǎng)合。

傳輸時(shí)間激光傳感器工作時(shí)，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測定目標距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時(shí)間，因為光速太快。