影响超声波传感器性能的因素

关键工序对超声波传感器性能影响分析先介绍有关超声波传感器的基本学问本公司生产的系列超声波传感器（裸探头），主要性能指标有频率、余振和灵敏度三者之间紧密耦合，相互影响，相互制约超声波传感器的关键部件为压电陶瓷晶体芯片，当在晶体芯片两端加以适当幅度适当频率的驱动信号时，陶瓷芯片便会产朝气械振动，同时带动四周空气振动，形成声波，在空气中传播；同时，当上述声波在空气中传播遇到障碍物，就会产生反射，反射波反传回压电晶体，由于压电陶瓷晶体是可逆的，机械震荡信号便会转变为电信号故而利用压电晶体作为核心芯片的超声波传感器可以制作为收发一体的形式依据放射信号和反射信号的时间差和声波在空气中的传播速度，便可计算出障碍物至传感器的距离，这就是超声波测距原理而当障碍物距离探头太近时，传感器便无法辨别动身射波与反射波，导致测距的物理盲区另外，驱动信号的频率与陶瓷芯片的固有频率越接近，陶瓷芯片共振现象越明显，机电耦合系数越大，电能转换为机械能的效率就越高，陶瓷芯片就能产生能量更高的机械震荡波，激发出芯片本身能够达到的最高灵敏度一般工业应用领域内，超声波传感器放射的超声波为纵波本司主要生产中心频率为和的传感器这一频段的声波，大于人耳能识别的声40KHZ58KHZ音范围属于超声波的频段范畴，故称之为超声波传感器20Hz〜20KHz,（以下简称为传感器）尽管如此，实际生产出的产品发出的声波带宽很宽，甚至会超出超声波的频段范围，实际状况是确定会超出并进入到人耳识别的频段，这一点有谐波思想懂傅里叶变换的人很简洁理解所以在将产品连接好主板,测试产品的性能时，可以利用这一点检查主板是否正常工作和线路是否为通路假如将传感器靠近耳朵，能够听到节奏很快的“滴滴滴”声，说明主板正常工作线路通而通常所说的单角度和双角度是指超声波传感器的指向角问题，所谓指向角，就是指超声波在空气中传播时形成的声场中的主瓣声场的角度范围在实际物理应用中表现为位于传感器前方能够探测到的障碍物在水平方向和竖直方向的分布范围一般单角度是指向角较窄在度范围内，而双角度是指±30向角是一般的倍，即度以内2±60另外，余振和灵敏度两特性能指标是相互制约的，全部使余振降低的工序，都会导致灵敏度的降低；而全部提高灵敏度的工序，都会增大余振所以，在产品生产，追求余振小和灵敏度高的过程中，确定要权衡利弊，努力找寻最合适的舍取点先也许了解一下本司产品，和关键工序对产品的影响状况下面理性的、具体的分析一下公司现有生产工艺、关键工序对传感器三特性能指标的影响影响产品频率的关键工序

1.调频工序公司现有两种方法调整传感器频率化学调频和物理调频

1.1两种方法都只能将频率调低其中，化学调频为用过量的火碱溶液与裸探头反应，再用稀硝酸NaOH清洗铝外壳，中和碱液以减小铝外壳的厚度，降低其固有频率化学反应方程式如下过2AI+2NaOH+2H2O=2NaAIO2+3H2tNaOH+HNO3=NaNO3+H2O其中，假如碱液或者酸液量不够的话还会产生沉淀同时，由AIOH3反应方程式可知，化学调频中产生了可燃性气体所以在进行化学调H2,频时确定要留意空间开阔通风，禁止明火以避开当空气中氢气浓度达到爆炸极限时，产生平安事故另外，此种调频方式适用于相对大幅度降低产品的固有频率而物理调频方法是将铝外壳底部打磨变薄，便可在较小范围内调低产品固有频率打爱护焊点和焊引线工序

1.2一般来讲爱护焊点和焊引线的焊点假如打得过大，会造成产品频率降低约O.lkHzo缘由分析干脆打在陶瓷震荡片上的爱护焊点和引线焊点，和陶瓷震荡片成为一体，干脆增加了芯片震荡的有效质量当陶瓷震荡片在驱动信号的作用下，起先震荡时，由于震荡的有效质量变大，由物体的固有频率与物体质量成反比的物理规律可知爱护焊点和焊引线的焊点假如打得过大，会造成产品频率降低而这种质量的增加幅度又不是很大，所以只会很小程度上（相比于我司产品的固有频率而言）降低产品40±lkHz的频率，比如说

0.1kHz原材料对产品频率的影响

1.3一般来讲经过筛选分类的原材料一一芯片的一样性特别好，频率范围比较稳定，不会成为成品频率不良的缘由所以原材料一一铝外壳对成品的频率影响就至关重要了，特殊是铝外壳的底厚、平行度、一样性等因素都会对产品频率产生重要影响这样看来检验规范中，对铝外壳,IQC底厚的检验，不光有最大值、最小值，还有平均值的限制,如此苛刻就不足为怪了另外，我司全部工序几乎都会使最终产品的频率降低所以原材料的频率要求要比成品高左右1kHz影响产品余振的关键工序

2.打底胶、填吸音棉、填软木和压实工序

2.1“打底胶、填吸音棉、填软木、压实”这些工序会干脆影响陶瓷震荡腔的形成，进而干脆影响产品的余振状况底胶未打好、吸音棉在两耳朵出未压实、软木未压实都会使产品产生余振大的不良现象所以这四道工序是否受控，干脆影响产品性能而这种影响，在我公司，我不得不说并没有足够的措施将其有效引导到希望的满足的方向扣胶工序实际的操作证明，扣胶操作能够起到减小产品余震的效果

2.2原理揣测如下未进行扣胶操作时，所打胶附着于铝外壳内壁上，所形成的内聚力在水平方向上；而进行扣胶操作之后，圆柱形胶面顶部会收缩，进而会对圆柱形胶下部产生适当的向下的挤压力，挤压吸音棉和软木，从而为芯片供应一个相对恒定的震荡腔，起到减小余震的效果产品中测工序

2.3虽然产品中测工序只是一个测量频率，并推断是否合格的环节表面上看，这种二值推断的筛选工序，好像不会对产品的性能产生实质性的影响但是有句话“量变引起质变”，实践证明，假如成测测得的产品余振偏大，很有可能就是产品中测工序未将频率高出规定上限的品挑NG出造成的频率高了，余振会变大这好像是没有什么联系的但细细一想就会发觉这其中的缘由很简洁实际中主板为传感器供应的是一个宽带驱动信号，当传感器固有频率上升时，宽带驱动信号中频率较高的部分使芯片产生共振，传感器发出频率较高的声波震荡信号；生活阅历告知我们在同样的条件下，让震荡的更快的物体停止振动所须要的时间更长一些同理，让高频震荡的陶瓷芯片停止振动所须要的时间更长一些，这种状况线性映射到示波器的屏幕上就表现为余振偏大封一道胶、封二道胶工序

2.4本人始终认为，封一道胶和封二道胶工序会对产品的余振状况产生确定的影响，并且这种影响不能忽视不计因为有一次在处理品质异样时，本人将余振不良品返修，在二道胶还未完全凝固干透时,测试了产品的性能，结果是余振线布满了整个屏幕，以至于用规定的扫描时间档位不能读出余振数值；而当二道胶完全干透时，再进行测试，余振已经明显变小了但是这还不能断定封胶工序就确定会对产品余振产生可观的影响，如需确定还要设计更严谨的试验方案比如说，同一种产品封胶种类不同最终测试对比性能，或者对比封胶和不封胶的同一种产品的性能影响产品灵敏度的关键工序

3.产品中测工序

3.1产品中测工序不光要测量产品的频率，还要检测产品的幅度，而产品的幅度指标，与最终成品的灵敏度指标呈正相关趋势即幅度越高,成品灵敏度越高；幅度越低成品灵敏度越低所以，为了不让不良品流转到后续工序，而奢侈人力物力，在产品中测环节就要筛选出幅度不良产品影响产品频率的工序

3.2由超声波传感器频率和灵敏度之间相互影响、相互制约的关系可知,全部影响产品频率的工序都会对产品的灵敏度造成确定影响频率过高和过低，超出驱动信号的带宽范围，都不能使传感器芯片有效产生共振，机电耦合效率下降，必定造成产品的灵敏度降低补充一下，个人认为不同的产品，有些补电容、有些补电阻，所补电容电阻的值的大小又不一样，目的只是使得整个产品的对外阻抗值与主板的阻抗相匹配，以提高有效地相互之间耦合信号的实力附本司关键测量设备工作原理和调试技巧频率扫描仪工作原理

1.要想了解频率扫描仪的工作原理必需对端口的概念有深刻的理解将传感器看做一个“黑箱”，它的输入信号为频率扫描仪的扫频信号，每一个频率对应屏幕上垂直于X轴的一条线L1；由前面所述的压电可逆转换原理可知，对于每一个特定频率的信号，“黑箱”都会产生一个响应信号，响应信号和输入信号的幅度比值再取对数之后，就得到一个dB值，每个分贝值对应屏幕上垂直于丫轴的一条线L2；与两条线的交点就是传感器频率特性曲线上的一个点,当扫描仪L1L2依据带宽设定值产生扫频信号时，屏幕上就会得到一条完整的频率特性曲线此时也不难理解，曲线上最高点的地方对应产品的固有频率，因为在这个频率点上“黑箱”输出的信号幅度最大数字示波器调试技巧

2.数字示波器波形不稳定，总在屏幕上“跑”

2.1据下键，调触发电平，当触发电平在波形上的某个位tirg置时，波形就会稳定；抑或调整触发源，选择频率较低的通道作为触发源接好主板后，先按键，假如显示没有波形则主板未接好，或者

2.2auto线路不通没有信号送到示波器任何通道电容表测量原理

3.电路可分为两大部分电容/电压变换电路，将被测电容量转换为相应的电压值，由单稳触

3.1发电路实现；由时钟脉冲、电容/脉宽变换、积分电路以及挡位选择等单元组成；量伏级数字电压表，功能是电压测量并显示由双积分转换器

3.2A/D和三位半显示屏组成IED测量原理在时钟脉冲确定时，电容量越大，输出脉宽越宽，积分所得电压也就越大，毫伏级数字电压表显示数值就越大。