超聲波傳感器是一種將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其它能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波是振動頻率高于20kHz的機(jī)械波，可以廣泛應(yīng)用在物位 (液位)監(jiān)測，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開關(guān)，以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域。

超聲波傳感器的工作原理是由探頭發(fā)出高頻超聲波脈沖，當(dāng)遇到被測物體表面時，該聲波被反射回來，部分反射回波被探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號。然后根據(jù)聲波發(fā)射與接收的時間差，以及聲波的傳播速度來計(jì)算距離或者位置。

超聲波傳感器有以下幾點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

- 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本較低。

- 超聲波對雨、雪、的穿透力強(qiáng)，可以在惡劣天氣下工作。

- 超聲波對光照和色彩不敏感，可以用于識別透明以及反射性差的物體。

- 不容易受環(huán)境電磁場的干擾。

- 反應(yīng)速度靈敏，距離遠(yuǎn)，適用范圍廣、精度高。

- 可以進(jìn)行定位和定量。

- 對人體無害。

缺點(diǎn)：

- 測距速度不如激光測距和毫米波測距。

- 超聲波有一定的擴(kuò)散角，只能測量距離，不可以測量方位，所以只能在低速 (如泊車)時使用，且必須在汽車的前、后保險(xiǎn)杠不同方位上安裝多個超聲波傳感器。

- 發(fā)射信號和余振的信號都會對回波信號造成覆蓋或者干擾，因此在低于某一距離后就會喪失探測功能，這就是普通超聲波傳感器的探測距離必須大于30cm的原因之一，若小于這個距離，則系統(tǒng)無法探測障礙物。因此，比較好的解決辦法是在安裝超聲波傳感器的同時安裝攝像頭。

- 壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用超聲波傳感器功率較小，工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。但是，在高溫、高壓、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下使用時，壓電材料會發(fā)生相變或者老化而失效。

超聲波傳感器有以下幾個典型的應(yīng)用案例：

- 超聲波液位計(jì)：利用超聲波脈沖回波法實(shí)現(xiàn)液位測量的儀表。具有非接觸、穩(wěn)定可靠、易于安裝和維護(hù)等特點(diǎn)?？梢杂糜谑汀⒒?、電力、水處理、水文和環(huán)保監(jiān)測等行業(yè)的敞開式槽池中的連續(xù)性液位測量，如污水廢水槽池和水利水文測量。

- 倒車?yán)走_(dá)：利用超聲波傳感器檢測后方障礙物的距離，并通過顯示器或蜂鳴器給駕駛員以視覺或聽覺的提示，防止碰撞發(fā)生。是汽車泊車或者倒車時的安全輔助裝置。

- 集裝箱狀態(tài)探測：利用超聲波傳感器向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波，并根據(jù)反射回來的信號分析集裝箱的狀態(tài)，如滿、空或半滿等。可以提高物流效率和安全性。

- 透明物體檢測：利用超聲波對光照和色彩不敏感的特點(diǎn)，可以識別透明以及反射性差的物體。例如，在食品加工廠中，可以實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

結(jié)論：通過對超聲波傳感器的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用案例的介紹，可以看出超聲波傳感器是一種非接觸式的距離或位置測量儀器，具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些局限性。因此，在使用超聲波傳感器時，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和要求，選擇合適的型號和參數(shù)，以及配合其他傳感器或設(shè)備，以提高測量的準(zhǔn)確性和效率。