超声波传感器是使用电能-机械能转换来测量传感器到目标物体距离的设备。超声波是纵向机械波，它作为一系列压缩和稀疏沿着波在介质中传播的方向传播。除了测距外，它们还用于超声波材料检测（检测产品中的裂纹、气泡和其他缺陷）、物体检测、位置检测、超声波鼠标等。
这些传感器根据其工作现象分为两类——压电传感器和静电传感器。在这里，我们正在讨论使用压电原理的超声波传感器。压电超声波传感器使用压电材料来产生超声波。
图 1：超声波发射器和接收器
超声波传感器由发射器和接收器组成，它们可以作为单独的单元使用，也可以作为单个单元嵌入在一起。上图显示了超声波发射器和接收器。
底视图
图 2：超声波发射器和接收器的背面视图
上图显示了超声波传感器的背面视图——接收器和发射器。两者的结构几乎相同，有两条引线可以向传感器提供和接收电信号。
内部结构
图 3：超声波发射器内部结构
图 4：超声波接收器内部结构
超声波传感器覆盖有金属外壳，以保护其免受雨水、露水和灰尘的影响。
金属网
图 5：覆盖超声波发射器的网和金属外壳
金属外壳的顶部固定有金属网。取下网后，我们可以看到一块锥形金属板放在另一张板上。
外壳
卸下外壳后，超声波发射器的整个组件如上图所示。
谐振器和振动器
图 6：传感器的谐振器和振动器
如上图所示，一个unimorgh圆盘和作为超声波传感器心脏的金属锥体被粘在底座上。最顶部的金属锥形杯也称为谐振器，用于有效地辐射产生的超声波（在超声波接收器的情况下也可以集中波）。圆形片材是一个unimorgh圆盘，也称为振动器产生超声波。谐振器焊接在振动器上。
接线
图 7：发射器和接收器的接线图
unimorgh 圆盘通过两根导线与外部引线电连接。它由一块阻尼材料支撑，该阻尼材料在压电陶瓷材料产生超声波后对其进行抑制。如上图所示，超声波发射器和接收器的结构分别存在细微差别。
Unimorgh 光盘
图 8：(a) 圆形压电陶瓷圆盘。(b) 接收器的方形压电陶瓷圆盘
unimorgh 圆盘由固定在金属圆盘上的压电陶瓷材料制成的圆盘组成。压电陶瓷材料将电信号转换为超声波，反之亦然。当向压电陶瓷施加电压时，会根据电压和频率产生机械变形。压电陶瓷盘在发射器中呈圆形，在接收器中呈方形，以便有效地产生振动。
超声波传感器的工作
超声波发射器使用附有锥形金属片的压电陶瓷晶体。当向压电陶瓷施加电压时，它会随着不断的膨胀和收缩而振动。结果，根据压电材料的特性，由于谐振器的锥形形状，产生了直线传播的超声波。
超声波接收器的工作原理正好相反。当超声波撞击谐振器时，安装的振动器（金属板）会振动。随着粘贴在振动器上的压电陶瓷盘的振动，根据压电陶瓷材料的特性产生电流。该电流从两个外部引线进一步引出。
距离计算
超声波在大气中传播，通过撞击目标物体，一小部分正在恢复。一旦超声波通过发射器发射并且接收器感应到回波，就可以使用以下公式计算距离：
距离=经过的时间x声速/2
/3 
