超声波传感器基础知识：声波的特性与应用

超声波传感器基础知识：声波的特性与应用

超声波传感器基础知识：声波的特性

声波的特性

声波的传播速度因介质而异。此外，声波还具有通过介质的声阻抗来反射和透射的特性。

音速随着弹性模量的增加而增加。

• 液体和固体中的音速比气体更快
• 音速＝弹性模量/密度

空气中的音速受温度的影响。

• C = 331.5 + 0.6T [m/s]
• C：空气中的音速、T：气温(℃)

当介质的声阻抗差较大时，反射增加，当声阻抗差较小时，发生透射。

• 声阻抗＝ρ･Ｃ
• ρ：介质密度、Ｃ：介质中的音速

介质中的音速、声阻抗

物体都有其固有的声阻抗。声阻抗是表示声音传播容易程度的数值。它可以通过公式“介质密度x介质中的音速”来计算。

• Zo=ρc

超声波在声阻抗差大时反射，在声阻抗差小时透射。本公司的超声波传感器在空气中传播。由于与水的声阻抗差为106，相差很大，因此会在边界处反射。

Zo: Acoustic impedance
ρ: Density
c: sound speed

方向性、分辨率、频率

在此介绍超声波的方向性、分辨率和频率衰减。

方向性

超声波传感器具有从顶部表面开始的圆锥形方向性，将方向性定义为从正面声压到-6dB。与光学传感器相比，方向性更宽，但是具有频率越高则方向性越尖锐的特征。

分辨率

频率越高则分辨率越高。

衰减

频率越高则衰减越大，到达距离越短。