超声波传感器算法

⑴ 超声波指纹识别传感器是什么原理

超声波指纹采集，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。

向某一方向发射超声波，检测声波从发射到反射回来的时间，可以计算出发射点距反射点的距离。对物体进行多点扫描，可由多点汇集出物体的表面形状。依据这一原理采集指纹信息的传感器，即超声波指纹传感器

指纹，是人体的基本特征之一。是表皮上突起的纹线，凸起的部分叫纹峭，凹的部分纹峪。指纹有三种基本形状：螺旋形，环形，弓形；总体特征的区域特征模式有：核心点，三角点，式样线；指纹的局部特征（指指纹上的节点）：终结点，分叉点，孤立点，中心点等。

指纹识别，即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。

传统的指纹识别，是对指纹与物体接触的表面进行分析，按手印，光学扫描等得到的是二维（2D）指纹图像。而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。

由于超声波具有一定穿透性，所以在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能工作，可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石、塑料等设备进行识别。因此可以将传感器装在设备内部和设备融为一体，而不必将指纹识别单元单独做成一个外露的表面部件。

⑵ 求超声波传感器原理与应用

超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵和振荡（纵波）。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上不同的电路，制成各种超声测量仪器及装置，并在各个行业得到广泛应用。
超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等；分离式反射型用于测距、液位或料位传感器；反射型用于材料探伤、测厚传感器等。
1、超声波传感器的基本原理
超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收器。超声波传感器包括三个部分：超声换能器、处理单元和输出级。
首先处理单元对超声换能器加以电压激励，其受激后以脉冲形式发出超声波，接着超声换能器转入接受状态（相当于一个麦克风），处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析，判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是，就测量超声波的行程时间，根据测量的时间换算为行程，除以2，即为反射超声波的物体距离。
把超声波传感器安装在合适的位置，对准被测物变化方向发射超声波，就可测量物体表面与传感器的距离。
2、环境对超声波测量的影响
（1）空气温度的影响
声波行程时间受气温的影响程度为0.17%/K。也就是说40℃时的声速相对于20℃时改变了+3.4%，因此测量距离也会改变约+3.4%。但如果选用的超声波传感器中有温度补偿功能，此影响可忽略不计。
（2）空气湿度的影响
从干燥的空气到饱和湿度的空气中，声速最多增加2%。因此测量距离改变最大也只有2%。实际现场中，空气湿度变化不会如此大，此影响一般小于1%。
（3）空气压力的影响
在一固定地点，正常情况下的气压波动为±5%，会造成声速波动约±0.6%。
（4）气流的影响
当风速大于50km/h时，声波速度及方向的改变会大于3%。在现场使用中，只有靠近被测物表面的几厘米的气流有可能大于20km/h，且垂直于测量方向，故对测量结果的影响可忽略。
（5）油雾的影响
只要防止油雾沉降在超声换能器的有效表面上，就可避免它的影响。
 
回答者:宋治轩
2013-10-28
相关问答:
·求温湿度测量技术的发展趋势及应用？？
·求SPCE061A在红外遥控环境测量系统中的
·流量表能否准确的测量煤焦油流量?
·求压力测量的原理和应用？？
·求激光传感器原理与应用？？
·求加速度传感器：原理以及选用？？
·求扭矩传感器的、分类、选型及测量原理
·求用89C51
单片机实现的一种新型低速转
·求电磁流量计的工作原理？？
·求电容式料位计？？
·求关于合理使用湿度传感器的讨论？？
·求速度传感器原理与应用？？
·求仪表知识？？
·求湿度传感器工作原理及应用？？
·求AMF系列智能电磁流量计？？
·求溅射薄膜压力传感器变送器的原理、压
·求石油测井用光纤传感器？？
·求压力传感器工作原理？？
·求电磁流量计的安装要求？？
·求传感器：振动传感？？
 

⑶ 超声波传感器的应用原理

超声波传感器原理是怎样的呢?请看下面详细分析。

超声波传感器采用了一种特殊的声波传送器，实现了声波的交替发射和接收。传送器发射出的超声波被物体反射，然后由传送器再次接收。声波发射后，超声波传感器将切换到接收模式。发射和接收之间所经过的时间与物体与传感器之间的距离成正比。

要搞清楚超声波传感器原理先要来了解一下下面7点

1、数字输出

感应必须在检测区域内才能发生。可以利用传感器的电位计或电子自学习功能(自学习按钮或外部自学习)调节所需要的感应范围。如果在设定的区域内探测到物体，输出状态将发生变化，并通过集成LED实现可视化显示。

2、目标物探测

声波在硬表面上的反射效果最佳。目标物可能是固体、液体、颗粒或粉末。一般来说，超声波传感器主要用于那些光学探测原理欠缺可靠性的物体检测领域。

3、标准目标物

标准目标物定义为下述尺寸的正方形扁平物体：

15 x 15 mm (Sde最长250 mm)

30 x 30 mm (Sde最长1000 mm)

100 x 100 mm (Sde > 1000 mm

目标物在垂直于传感器轴的方向安装。

4、尺寸

为确保可靠的物体检测，反射信号必须足够大。信号强度取决于物体的大小。使用标准物体，可实现完全检测距离Sd。

5、表面

吸音材料的检测将使最大感应距离降低。当物体的最大粗糙度不超过0.2mm时，可以获得最大的感应距离。 典型的吸音材料包括：

泡沫橡胶

棉/毛/布/毡

多孔材料

6、声波锥体纵面图

表中所示声波锥体纵面图表示超声波传感器的有效感应区域。图形所示是短距离旁波瓣，拓宽了传感器的近距离扩散角。由于吸音和空气扩散原因，旁波瓣在长距离处减小。大小、形状、表面特性和目标物检测方向对于超声波传感器的侧面检测区域具有非常大的影响。整个产品系列采用相同的声波锥体纵面图，例如感应范围相同的所有相关传感器均采用典型的100-1000
mm纵面图，包括数字量和模拟量输出。

7、测量方法

使用标准钢制正方形目标物来确定典型声波锥体纵面图的形状。

15 x 15 mm (Sde最长250 mm)

30 x 30 mm (Sde最长1000 mm)

100 x 100 mm (Sde > 1000 mm)

目标物与传感器的参考轴垂直，在不同距离处，均从侧面接近。然后，用一根线连接测量点画出声波锥体纵面图。在探测圆形或其他形状的物体时，锥体形状可能会发生变化。

⑷ 传感器中，什么是超声波超声波传感器的工作原理又是怎样的

我们听得到的声音实际上是以波的形式在空气中传播的，一般称之为声波。声波信号的频率在16Hz到2×104Hz之间，低于16Hz是次声波，高于2×104Hz就是超声波。超声波传感器按照工作原理可以分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，这里我们介绍最为常见的压电式。

⑸ 超声波传感器原理讲解

导语：超生波在现在人民生活当中的应用十分广泛，比如声呐的使用，其实声呐的使用只是超声波应用小小的一部分，超生波传感器在医疗上，可以检测人身体的内部结构，在生产上可以用超生波检测物体的表面光滑程度，在包装上又可以检测物体的包装情况，怎么样介绍到这里，是不是你就会问了，关于超生波传感器它是如何来工作的呢?下面就由小兔为大家介绍关于超生波传感器工作的原理。

人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ超声波传感器范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。利用超声波的特

压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收

器。有的超声波传感器既作发送，也能作接收。这里仅介绍小型超声波传感器，发送与接收略有差别，它适用于在空气中传播，工作频率一般为23-25KHZ及40-45KHZ。这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。

该种有T/R-40-60，T/R-40-12等(其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16及12表示其外径尺寸，以毫米计)。另有一种密封式超声波传感器(MA40EI型)。它的特点是具有防水作用(但不能放入水中)，可以作料位及接近开关用，它的性能较好。超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等;分离式反射型用于测距、液位或料位;反射型用于材料探伤、测厚等。由发送传感器(或称波发送器)、

接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成，换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中辐射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收波产生机械振动，将其变换成电能量，作为传感器接收器的输出，从而对发送的超进行检测.而实际使用中，用作发送传感器的陶瓷振子也可以用作接收器传感器社的陶瓷振子。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。

怎么样了，关于超生波传感器的原理的介绍，不知道大家是否看懂了呢?如果你说看上去可能会特别难，其实在里面细分出来让大家看那就是更难了，关于超生波传感器的应用非常广泛，如果有兴趣的话大家可以到网上或是书店中购买相关的书籍，进行更细一步的学习。现在科技的不断进步还有声波牙刷等科技产品大家也可以到网上进行学习。好了关于超生波传感器的学习今天就介绍到这里了，谢谢大家的观看。

⑹ 超声波传感器的工作原理

超声波传感器的工作原理：
超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成，换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中辐射；而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收波产生机械振动，将其变换成电能量，作为传感器接收器的输出，从而对发送的超进行检测.而实际使用中，用作发送传感器的陶瓷振子也可以用作接收器传感器社的陶瓷振子。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。

简介：
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。超声波传感器可以对集装箱状态进行探测，可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。
主要应用：
超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用是其最主要的应用之一，下面以医学为例子说明超声波传感技术的应用。超声波在医学上的应用主要是诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。因而推广容易，受到医务工作者和患者的欢迎。超声波诊断可以基于不同的医学原理，我们来看看其中有代表性的一种所谓的A型方法。这个方法是利用超声波的反射。当超声波在人体组织中传播遇到两层声阻抗不同的介质界面时，在该界面就产生反射回声。每遇到一个反射面时，回声在示波器的屏幕上显示出来，而两个界面的阻抗差值也决定了回声的振幅的高低。
在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。过去，许多技术因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍，超声波传感技术的出现改变了这种状况。当然更多的超声波传感器是固定地安装在不同的装置上，“悄无声息”地探测人们所需要的信号。在未来的应用中，超声波将与信息技术、新材料技术结合起来，将出现更多的智能化、高灵敏度的超声波传感器。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。
超声波碰到杂质或分界面会产生显着反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
超声波距离传感器可以广泛应用在物位（液位）监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便， 防水型，发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接，也提供发射夹角较大的探头。

⑺ 超声测距传感器灵敏度怎么计算

这个问题需要分情况：

1. 如果是国产或国内组装的，超声波传感器的测量精度是要和主机一起测试的，且是一对一的关系，否则线形也就是测量的精度，就没有参考价值。
   

2. 如果是德国FLEXIM系列的超声波流量计的传感器，可以单独测试精度。建议计算超声波传感器的测量精度的时候，在温度，其它工况调试好的前提下，采用称重或体积法。

⑻ 你好！能否给我讲讲超声波传感器的灵敏度和声压是什么意思怎么计算的呢另外，发射功率如何计算谢谢

发射灵敏度：加在换能器上1V的电压，在声中心距离1m的地方产生的声压。
接收灵敏度：把换能器放在1uPa声压的环境里面，在换能器两端产生的电压。
声压指的声波的强度。
计算就很复杂了，最好去看看声学基础方面的书。

⑼ 超声波测距传感器的原理是什么

1. 超声波发生器

为了研究和利用超声波，人们设计和制造了许多超声波发生器。一般来说，超声波发生器可以分为两类:一类是电产生超声波，另一类是机械产生超声波。电方法有压电、磁致伸缩、电等;机械方法有高尔通笛、水笛、气笛。它们产生的超声波的频率、功率、声波特性不同，所以它们的用途也不同。目前，比较常用的是压电式超声波发生器。

2. 压电超声发生器原理

压电超声波发生器实际上是利用压电晶体的共振来工作。超声发生器内部结构有两个压电晶片和一个谐振板。当脉冲信号作用于压电晶片的两极，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将产生共振，并驱动谐振板振动，产生超声波。反之，如果两电极之间不加电压，当共振板接收到超声波时，就会压压电片振动，将机械能转化为电信号，从而成为超声波接收器。

3.超声波测距原理

超声波发射器按一定方向发射超声波，并与发射时间同时计时。超声波在空气中传播，在途中遇到障碍物后立即返回。超声波接收器接收到反射波后立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s。根据计时器记录的时间t，可以计算出发射点到障碍物的距离s，即s=340t/2。这就是所谓的时差测距法。

超声波测距的原理是使用空气中超声波的传播速度是已知的,测量时间当声波遇到障碍物后反射传播,并计算实际距离的传送点障碍基于发射和接收之间的时间差异。由此可见，超声波测距原理与雷达测距原理是相同的。

测距公式表示为:L=C×T

式中，L为测量的距离长度;C为超声波在空气中的传播速度;T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间值的一半)。

超声波测距主要用于倒车提醒、建筑工地、工业工地等场所的距离测量。目前距离测量范围虽然可以达到100米，但测量精度只能达到厘米量级。

超声波具有定向发射容易、方向性好、强度易于控制、不与被测物体直接接触等优点，是一种理想的液体高度测量方法。在精密的液位测量中需要达到毫米级的测量精度，但目前国内超声波测距专用集成电路只有厘米级的测量精度。

⑽ 超声波传感器如何测距

超声波传感器测距工作原理：超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。超声波是指频率大于20 kHz的在弹性介质中产生的机械震荡波，其具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离相对较远等特点，因此常被用于非接触测距。由于超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显着反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。，因此超声波测距对环境有较好的适应能力，此外超声波测量在实时、精度、价格也能得到很好的折中。
目前超声波测距的方法有多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间，往返时间与超声波传播的路程的远近有关。