超声波传感，洞穿世界的透视眼

超声波传感器 是一个应用非常广泛的传感器种类，从工业流水线接近开关、液位测量、汽车防撞、医疗影像，到水下声纳检测，到处都有超声波传感器的应用，今天我们一起来聊聊跟超声波传感器相关的话题，欢迎有相关经验的朋友分享自己的经验、看法和观点。

我们对超声波的认识是从蝙蝠开始的、超声波本质上是振动频率高于20千赫兹的机械波，具有波长短、绕射现象小、方向性好、定向传播且频率高的特点，超声波可以较深入地穿透物体，在介质密度发生变化的分界面会产生反射回波，遇到运动的目标可产生多普勒效应。利用超声波的这些特点，将反射回来的超声信号转化为电信号，就可以制作成各种应用所需要的超声波传感器。

超声波传感器通常以各种形状的超声波探头形式出现，常见的是方形和圆形的探头，其内部核心是压电晶片，负责发射和接收超声波。通过改变压电晶体的尺寸和厚度，可以做成工作频率、工作温度和灵敏度等性能各不相同的各种超声波探头，在结构上分为直探头、斜探头、表面探头、兰姆波m探头等，分别对应纵波、横波、表面波、兰姆波等不同属性的超声波，另外，还有将发射和接收探头集成在一起的双探头结构。

超声波检测被广泛地应用在工业、医疗、汽车、国防军工等众多领域。比如工业流水线上，检测流动的产品通常可以用电感式、电容式或光电式接近开关，而当遇到透明玻璃瓶类产品时，这些检测手段就会失效，此时就会用到超声波原理的接近开关。

金属探伤也是超声波传感器的一种典型应用，当被检测的金属对象内部存在肉眼无法看见的裂隙、气泡、伤痕等瑕疵时，超声波会在这些介质临界面产生反射回波，收集和分析这些回波，从而实现工业探伤检测目的。

超声波会在液体/固体等表面产生漫反射，根据此特性可以做成液位/料位传感器或者液位/料位开关，在河道、水库、工业液体、油箱、熔炉、粮仓等需要感知液面、料位高度的应用场合、特别是有环境条件比较恶劣的场合，如高温高湿、振动、污染有害等环境，超声波传感器更是表现出其优越的环境适应性。

在医疗应用中，超声影像如B超（黑白或彩超等)是最典型的应用。医疗用的超声波探头一般会产生较高的温度，可能会需要相应的散热或制冷措施，上午有群友提到医用超声探头非常贵，这就是原因之一。医疗影像设备是医疗器械市场占比最高的一个分支，而传感器则是该细分领域最重要的部件。另外，医疗无损检测、萃取、碎石等医疗应用也会用到超声波技术。

超声波传感器还广泛用于防撞系统中，有机器人防撞、汽车的倒车雷达等。随着辅助驾驶和无人驾驶技术的进步，超声波传感器更是成为汽车和运动载体测距以及防撞必不可少的手段。

另外，基于超声波多普勒效应的应用，超声波传感器技术还被广泛地应用到声纳测绘、鱼群跟踪、水下军事目标的探测追踪等广泛的领域。