超聲波傳感器能夠在指定的范圍內可靠測量距離，而且無需接觸物體，不受物體特性和環境條件（例如存在灰塵等）影響。超聲波傳感器發射高頻聲波，然后測量聲波觸達物體并被反射回傳感器所經過的時間（飛行時間原理），最后根據測量到的時間和聲波傳播速度計算出傳感器和物體之間的距離。這樣，超聲波傳感器就能精確檢測物體的有無和位置。

這里將為您介紹物體檢測用超聲波傳感器以及各種超聲波測距傳感器和超聲波物位傳感器。

距離測量

距離測量通過檢測和計算超聲波從發射到接收之間的時間來實現。距離計算公式如下：

距離 L = (T x C)/2

式中，L代表距離，T代表聲波從發射到接收之間的時間，C代表聲速。T x C所計算的值必須除以2，才能得出與物體之間的距離，因為T是聲波往返一次所用的總時間。

大多數超聲波傳感器的測量原理是測量聲波從發射到接收（接近傳感器）之間的傳播時間。所謂超聲波隔柵原理，即測定傳感器與反射板（反射板式傳感器）或傳感器與測量范圍內的物體（對射式傳感器）之間的距離。

設計和工作原理

超聲波接近傳感器采用了一種特殊的聲波換能器，實現了聲波的交替發射和接收。換能器發射出的超聲波被物體反射，然后由換能器再次接收。聲波發射后，超聲波傳感器會切換到接收模式。發射和接收之間所經過的時間與物體到傳感器之間的距離成正比。

數字量輸出

感應必須在檢測區域內才能發生，可以利用傳感器的電位計或電子自學習功能（自學習按鈕或外部自學習）調節所需要的感應范圍。如果在設定的區域內檢測到物體，輸出狀態將發生變化，并通過內置LED顯示。

目標物檢測

雖然聲波在硬表面上的反射效果最佳，但目標物也可以是液體、顆粒或粉末等。一般來說，超聲波傳感器主要用于那些光學檢測原理欠缺可靠性的物體檢測領域。

標準目標物

在定義傳感器的額定感應范圍時，標準目標物為以下尺寸之一的正方形扁平物體：

• 15 x 15 mm（Sde最長250 mm）
• 30 x 30 mm（Sde最長1000 mm）
• 100 x 100 mm（Sde > 1000 mm）

目標物在垂直于傳感器軸的方向安裝。

目標物尺寸

為確保可靠的物體檢測，反射信號必須具有足以被傳感器讀取的強度，信號強度取決于被檢測物體的大小。使用不低于規定最小尺寸的目標物，感應范圍Sd可以達到最大。

目標物表面

在檢測吸音材料時，最大感應距離會縮短。此外，當物體的最大粗糙度不超過0.2 mm時，感應范圍可以達到最大。

• 泡沫橡膠
• 棉/毛/布/氈
• 多孔材料

聲錐縱面

本產品目錄的技術參數表中所示聲錐縱面表示超聲波傳感器的有效感應區域。圖形所示是短距離旁波瓣，拓寬了傳感器的近距離發散角。由于吸音和空氣擴散原因，旁波瓣在長距離處減小。大小、形狀、表面特性和目標物檢測方向對于超聲波傳感器的側面檢測區域具有非常大的影響。整個產品系列采用相同的聲錐縱面，例如感應范圍相同的所有相關傳感器均采用典型的100-1000 mm縱面圖，包括數字量和模擬量輸出。

測量方法

使用標準鋼制正方形目標物來測定典型聲錐縱面的形狀。

• 15 x 15 mm（Sde最長250 mm）
• 30 x 30 mm（Sde最長1000 mm）
• 100 x 100 mm（Sde > 1000 mm）

目標物與傳感器的參考軸垂直，在不同距離處，均從側面接近。然后，用一根線連接測量點畫出聲錐縱面。在檢測圓形或其他形狀的物體時，聲錐形狀可能會發生變化。

設計和工作原理

反射板式超聲波傳感器的工作原理類似于接近傳感器：在感應范圍內，從傳感器到反射板或目標物之間的距離通過測量傳播時間來確定。任何靜止的聲反射物體都可以作為反射板使用。傳感器的感應范圍（Sd；傳感器和反射板之間的距離）可通過其電位計或IO-Link接口（如有）進行調節。只要超聲波信號的傳播時間測量值與傳感器和反射板之間的距離相匹配時，傳感器的輸出處于非動作狀態。當目標物進入感應范圍內并改變聲波傳播時間時，傳感器會改變其輸出狀態。這樣就能對包括吸收聲波的物體在內的大多數材料進行檢測。

目標物檢測

標準物體/反射板

標準目標物定義為邊長為30mm的正方形扁平物體（Sde > 1000 mm：邊長100 mm；Sde ≥ 2500mm：邊長300mm），目標物與傳感器的參考軸垂直。反射板必須用具有良好聲反射特性的材料制造，并且大小至少與目標物相同。

優點

• 即使是100%吸音材料，也能夠輕松地檢測
• 可靠檢測聲折射物體
• 當物體尺寸大于標準物體時，傳感器前方無盲區

設計和工作原理

在此類傳感器中，發射器和接收器位于不同的外殼中。發射器發射出連續聲波，由接收器接收。物體阻斷聲束，使接收器做出反應，并改變輸出狀態。

借助內置電位計或IO-Link接口（如有），用戶可以調節發射聲波的強度。

LED指示輸出級的狀態和信號強度。

聲束角α

聲束角（α）確定了對射式超聲波傳感器所發射的錐形聲束的邊界。

重復精度

由于聲束角較小，在理想情況下，兩個連續目標物的開關點的重復精度小于3 mm。

遲滯

遲滯是指動作點（S1）和釋放點（S2）之間的差異。如果物體阻斷聲束，信號值必須增加到約75%，以復位輸出信號。這樣，可以輕松地檢測連續行進的物體。

超聲波傳感器可謂是傳感器世界的“全能選手”，可勝任幾乎任何工業應用中的檢測或測量任務。被測物體可以是固體、液體、顆粒或粉末形態。它們能可靠檢測透明、光亮以及色彩不斷變化的物體。超聲波傳感器具有出色的耐污性，因此其過程可靠性不會受到粉塵、煙霧或其他類似物質的影響，即便在苛刻的工作環境中它們也表現得尤為高效。

由于應用領域廣泛，超聲波傳感器被廣泛用于各行各業，例如包裝、電子和進料技術領域。點擊此處，了解超聲波傳感器的更多應用實例以及在特定應用中的具體優勢。

在多個超聲波傳感器同時運行時，為了獲得最佳效果，請注意以下幾點，以避免相互干擾造成的感應錯誤：

• 空間布局：傳感器之間保持足夠的距離，并安裝在不同的角度；如有必要，還可以使用隔離板或吸音材料將傳感器隔開，以盡量減少直接干擾。
• 電子系統和軟件：采用先進的算法進行信號處理，并為每個傳感器分配一個獨特的標識碼，以過濾干擾，確保系統對目標傳感器的數據做出響應。
• 同步和時鐘：采用時隙或同步觸發，使每個傳感器在規定的時間間隔內發送和接收數據，防止信號重疊。