超聲波傳感器知識：測量精度的影響

對于超聲波傳感器，測量精度通常是指模擬輸出的測量值的精度。基于回波傳輸時間，超聲波傳感器的測量精度依靠數(shù)個物理參數(shù)。這些參數(shù)通常與空氣和內(nèi)部偏差相關(guān)。

在工業(yè)應(yīng)用中，-25°C 到+70°C 的工作范圍下，超聲波傳感器可以實現(xiàn)1% 到 3%的精度。

環(huán)境影響

空氣溫度

空氣溫度對超聲波傳感器的測量精度有很大的影響。超聲波脈沖的回波的傳播時間被測量后，傳感器用聲速計算到目標物的距離。然而，由于空氣溫度的改變，聲速每Kelvin改變0.17%. 幾乎所有的倍加福超聲波傳感器都有一個溫度探測器來彌補這種影響。這個探測器測量環(huán)境溫度，傳感器修正測量值的相關(guān)溫度偏移（詳見溫度補償）。

濕度

在室溫和較低的溫度下，濕度對聲速的影響可以忽略不計。然而，在高溫下，聲速隨著濕度的增高而增高。

氣壓

聲速在海平面和3000米海拔高度傳播時下降不到1%。位置的大氣波動可以忽略不計，對聲速的影響是難以衡量的。

氣流

如果目標物有標準反射板的反射特性，一般氣流（風(fēng)）7kn（50-61.5 km/h）對超聲波測量沒有影響。暴風(fēng)雨天氣或者颶風(fēng)可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的測量（信號衰減）。關(guān)于聲速的變化，沒有得出常規(guī)的結(jié)論。這是因為氣流方向和氣流速度時常改變。舉個例子，特別是熱的目標物，比如炙熱的金屬，可以引起嚴重的空氣擾動。超聲波可以是分散的或者偏離的，沒有可測量的回波返回。

漆霧

漆霧對超聲波傳感器的工作沒有明顯的影響。然而，霧不允許堆積在工作中的換能器表面，以免影響換能器的敏感度。

外部噪音

外部噪音和被測目標物的回波是不同的，通常不會引起誤判。如果干擾源與超聲波傳感器有同樣的頻率，內(nèi)部噪音的振幅一定不會超過目標回聲的振幅。舉個例子，當用石頭填滿一個筒倉時，這種事情會發(fā)生。

氣體類型

倍加福的超聲波傳感器是為在大氣中工作所設(shè)計的。在其他氣體中工作（如二氧化碳中）會導(dǎo)致嚴重的測量錯誤或甚至全部的功能損失，由于聲速的偏差和衰減。

 溫度補償

超聲波傳感器使用回波傳輸時間的方法原理，即測量超聲波脈沖發(fā)出和測得回波的時間間隔。超聲波傳感器通過聲速來計算目標物的距離。當聲音在空氣中傳播時，聲速在室溫下大概是344 m/s。然而。聲速是依靠溫度來改變的，每升高一攝氏度改變約17%。倍加福大多數(shù)的超聲波傳感器可以在-25° C到+70° C的溫度范圍工作。

沒有溫度補償和100厘米的測量距離，20° C的溫度改變會導(dǎo)致在70° C時-8.5厘米的誤差和在-25° C時+7.65厘米的誤差。

因此，大多數(shù)的超聲波傳感器配有溫度探測器用于測量距離的修正。這個補償可以在超聲波傳感器從-25° C 到+70° C工作范圍內(nèi)執(zhí)行，并得到±1.5%的測量精度。

精度

精度/精度指的是輸出值和測量值之間的差異，測量值是由超聲波傳感器實際測量目標物的距離。 從實用性的角度來看，在工業(yè)應(yīng)用中，在- 25°到+70° C的工作范圍下，超聲波傳感器可以實現(xiàn)1% 到 3%的精度。高精度可以在非常穩(wěn)定的環(huán)境條件下實現(xiàn)。在這種情況下，可以關(guān)閉溫度補償。（使用編程工具）

另一種可能是使用超聲波參考傳感器。 這種方法涉及安裝第二個同類型的傳感器，與測量傳感器平行，與固定的目標物對齊。如果在測量范圍內(nèi)的環(huán)境條件發(fā)生改變，到目標物的距離也會隨著聲速的改變而改變。測量值被錯誤的數(shù)值糾正。