小型化超声波传感器让物体检测更简易

在物体检知、距离计算测量、动态物体检知等应用中，最常采用的便是超声波传感器，由于物体遇到超声波会反射，因此可以用于侵入者警报装置、自动门等物体检测。本文将为您介绍村田制作所（Murata）新推出的超小型开放式超声波传感器。

小型化超声波传感器提高设计灵活性

首先简单解释一下一些常见的名词。超声波换能器（Ultrasonic transducer）是一种把超声波信号转换为电信号，或者反过来将电信号转化为超声波信号的换能器，而超声波收发器则是既可以发射超声波，也可以接受超声波的换能器。另外一种常见的名词是超声波传感器，它实质上也是一种收发器，这类器件的工作原理与雷达和声吶类似，通过测量发射和接受的时间间隔来确定目标的距离。

超声波传感器是将振荡器压电陶瓷和谐振器结合起来的复合振荡体，该谐振器以金属罩的形式固定在基座上。谐振器有效地将由振动体产生的超声波辐射到空气中，并在振荡器的中心从空气中收集超声波。

“声压”是开放结构式超声传感器的最重要参数，在距离测量应用中，超声波传感器的声压越高，传感器的感测范围就越长。

SMD（表面贴装设备）型超声传感器可测量中间等级的范围，因为它可以控制由于小型化而产生的声压损失。小型化的SMD型超声波传感器在最小化安装空间方面取得了成功，并提高了设计的灵活性。

MA40H1S-R是村田制作所所推出的超声波换能器，MA40H1S-R能将超声波发射到空气中，并通过一个换能器接收超声波，通过反射声的传播时间来检测物体或到目标的距离。MA40H1S-R体积轻巧，其表面积仅为5.2mm x 5.2mm，厚度为1.15mm，使其能够安装在狭窄的空间或通过其功能改进设计。由于MA40H1S-R是开放式结构，因此不能在室外应用，所以它不能用于汽车应用，适用于消费类应用。

MA40H1S-R采用40kHz的频率，其方向性为80度（典型值），灵敏度为-65dB以上（0dB = 1V/Pa），最小声压级（S.P.L.）为95dB（0dB = 20uPa），尺寸为5.2 x 5.2 x 1.15mm，可在-20℃〜60℃的温度间运作，电容值为4500pF，电容公差为±20%，最高输入电压为7.2Vp-p（在40kHz，方波时），采用表面贴装（通过回流焊接），虽然不防水，但可通过其他外壳组件来达到防水的功能。在开发工具方面，则是由德州仪器（TI）提供超声波传感器的驱动IC，可协助进行超声波传感器的评估和电路设计。

MA40H1S-R可通过调节驱动电压和驱动波的数量，最短的检测距离约为15cm，较难检测到10cm以下的距离，因为不能完全消除混响的影响。MA40H1S-R采用的超声波并不会干扰使用40kHz波的遥控通信，超声波对电磁波并没有影响。不过如果40kHz信号线在超声波传感器附近运行，则来自信号线的噪声可能会叠加在传感器信号上，从而降低信噪比。由于接收传感器信号线具有高阻抗，因此建议以尽可能短的长度进行连接并进行屏蔽，以最大程度地减少串扰和外部噪声的影响。

MA40H1S-R可以检测人体容易反射声波的区域，例如脸部和手部。但由于衣服会吸收声音，因此较难检测人体。与红外传感器的区别在于超声传感器可以检测静止的物体，并测量到它们的距离。超声波也具有穿透薄膜的能力，因此如果薄膜足够薄，足以让超声波穿透并且将物体放置在短距离处，则可以进行侦测。

附着在传感器表面的异物（如雪或灰尘）不可避免地会导致误检测，因为它会反射声波。污物和灰尘覆盖表面会降低声压并由于散射而改变声音分布，这些问题不可避免地会影响检测区域。因此MA40H1S-R不能在水滴附着在传感器上的环境中使用。

特色产品

Murata MA40S4R Proximity Sensor

Murata MA40S4S Proximity Sensor