小時(shí)候跟小伙伴們一起抓的蝙蝠是我們最早接觸到超聲波這個(gè)概念，蝙蝠能利用微弱的超聲回波在黑暗中飛行并捕捉食物。現(xiàn)在超聲波的應(yīng)用非常多，比如在醫(yī)院常見(jiàn)的彩超就是典型應(yīng)用，還有超聲波洗牙也是大家經(jīng)常能夠見(jiàn)到的。

　　利用超聲波的反射定律可以探測(cè)物體，超聲波探測(cè)器有著廣泛的用途，例如，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的檢測(cè)、控制器；電梯自動(dòng)啟動(dòng)器；防盜報(bào)警探測(cè)器等。這種探測(cè)器的特點(diǎn)是可以判斷被探測(cè)區(qū)域內(nèi)有無(wú)活動(dòng)的人動(dòng)物或其它移動(dòng)的物體，控制圍較大，可靠性高。

　　首先我們先來(lái)認(rèn)識(shí)下超聲波，人耳能聽(tīng)見(jiàn)頻率在20~20000赫的聲音。當(dāng)聲音的頻率高于20000赫時(shí)，人耳就聽(tīng)不見(jiàn)了，這時(shí)的聲音叫“超聲波”。

　　超聲波是聲波的一部分，只是它的頻率高于20KHZ，超聲波和聲波有共同之處，即都是由物質(zhì)振動(dòng)而產(chǎn)生的，并且只能在介質(zhì)中傳播，它的方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。

　　超聲波具備束射特性，也就是說(shuō)從聲源發(fā)出的聲波向某一方向（其他方向甚弱）定向地傳播，稱之為束射。 超聲波由于它的波長(zhǎng)較短，當(dāng)它通過(guò)小孔（大于波長(zhǎng)的孔）時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出集中的一束射線向一定方向前進(jìn)。又由于超聲方向性強(qiáng)，所以可定向采集信息。同樣當(dāng)超聲波傳播的方向上有一障礙 物的直徑大于波長(zhǎng)時(shí)，便會(huì)在障礙物后產(chǎn)生“聲影”。這些猶如光線通過(guò)小孔和障礙物一樣，所以超聲波具有和光波相似的束射特性。

　　超聲波防盜報(bào)警器原理

　　利用超聲波的特性，根據(jù)反射回來(lái)聲波的特性，再轉(zhuǎn)換成需要的電信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警。超聲波防盜報(bào)警器原理是用超聲波傳感器作為發(fā)射頭和接收頭， 發(fā)射器向被探測(cè)區(qū)域發(fā)射等幅超聲波，接收器接收反射回來(lái)的超聲波，在沒(méi)有移動(dòng)物體進(jìn)入被探測(cè)區(qū)域時(shí)，反射回來(lái)的超聲波是等幅的。當(dāng)有活動(dòng)的物體進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)，反射回來(lái)的超聲波幅度不等，并且不斷變化，接收電路檢測(cè)到變化的信號(hào)控制電路做出反應(yīng)即驅(qū)動(dòng)報(bào)警。

　　超聲波防盜報(bào)警器按照其結(jié)構(gòu)和安裝方法不同分為兩種類型：一種是將兩個(gè)超聲波換能器安裝在同一個(gè)殼體內(nèi)，即收、發(fā)合置型，其工作原理是基于聲波的多普勒效應(yīng)，也稱為多普勒型。其發(fā)射的超聲波的能場(chǎng)分布具有一定的方向性，一般為面向方向區(qū)域呈橢圓形能場(chǎng)分布。

　多普勒型工作原理

　　另一種是將兩個(gè)換能器分別放置在不同的位置，即收、發(fā)分置型，稱為聲場(chǎng)型探測(cè)器，它的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)多采用非定向型（即全向型）換能器或半向型換能器。非定向型換能器產(chǎn)生半球型的能場(chǎng)分布模式，半向型產(chǎn)生錐形能場(chǎng)分布模式。

? ? ?超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)

　　超聲換能器及其發(fā)射電路是超聲測(cè)距系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分， 它決定了一個(gè)系統(tǒng)所能達(dá)到的最終指標(biāo)，超聲換能器一旦選定， 其性能參數(shù)如機(jī)械共振頻率、聲波輻射等效電阻等也已確定發(fā)射電路沒(méi)汁的好壞將直接影響超聲波的發(fā)射效率。超聲檢測(cè)中常用的發(fā)射電路可以分為三類，即單脈沖發(fā)射電路， 方波調(diào)制的脈沖波發(fā)射電路和連續(xù)波發(fā)射電路，這三類電路各有其特點(diǎn)，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合選用。我們采用555定時(shí)器配以少量的電阻、電容等元件設(shè)計(jì)了一種超聲波發(fā)射電路，它可以三類電路的方式工作。

　　超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)分析：由F1~F3三門(mén)振蕩器在F3的輸出為40kHZ方波，工作頻率主要由C1、R1和RP決定，用RP可調(diào)電阻來(lái)調(diào)節(jié)頻率。 F3的輸出激勵(lì)換能器T40-16的一端和反向器F4，F(xiàn)4輸出激勵(lì)換能器T40-16的另一端，因此，加入F4使激勵(lì)電壓提高了一倍。電容C3、C2平衡F3和F4的輸出，使波形穩(wěn)定。電路中反向器F1~F4用CC4069六反向器中的四個(gè)反向器，剩余兩個(gè)不用（輸入端應(yīng)接地）。電源用9V疊層電池。測(cè)量F3輸出頻率應(yīng)為40kHZ±2kHZ，否則應(yīng)調(diào)節(jié)RP。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。

超聲波發(fā)射電路

超聲波發(fā)射電路

　　超聲波連續(xù)波信號(hào)發(fā)送電路

　　超聲波防盜報(bào)警器框圖

超聲波防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)