小時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)在超聲波的應用非常多，比如在醫(yī)院常見的彩超就是典型應用，還有超聲波洗牙也是大家經(jīng)常能夠見到的。

　　利用超聲波的反射定律可以探測物體，超聲波探測器有著廣泛的用途，例如，自動開關(guān)門的檢測、控制器；電梯自動啟動器；防盜報警探測器等。這種探測器的特點是可以判斷被探測區(qū)域內(nèi)有無活動的人動物或其它移動的物體，控制圍較大，可靠性高。

　　首先我們先來認識下超聲波，人耳能聽見頻率在20~20000赫的聲音。當聲音的頻率高于20000赫時，人耳就聽不見了，這時的聲音叫“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，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、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較短，當它通過小孔（大于波長的孔）時，會呈現(xiàn)出集中的一束射線向一定方向前進。又由于超聲方向性強，所以可定向采集信息。同樣當超聲波傳播的方向上有一障礙 物的直徑大于波長時，便會在障礙物后產(chǎn)生“聲影”。這些猶如光線通過小孔和障礙物一樣，所以超聲波具有和光波相似的束射特性。

　　超聲波防盜報警器原理

　　利用超聲波的特性，根據(jù)反射回來聲波的特性，再轉(zhuǎn)換成需要的電信號就可以實現(xiàn)報警。超聲波防盜報警器原理是用超聲波傳感器作為發(fā)射頭和接收頭， 發(fā)射器向被探測區(qū)域發(fā)射等幅超聲波，接收器接收反射回來的超聲波，在沒有移動物體進入被探測區(qū)域時，反射回來的超聲波是等幅的。當有活動的物體進入探測區(qū)域時，反射回來的超聲波幅度不等，并且不斷變化，接收電路檢測到變化的信號控制電路做出反應即驅(qū)動報警。

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

　多普勒型工作原理

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

? ? ?超聲波發(fā)射電路設計

　　超聲換能器及其發(fā)射電路是超聲測距系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分， 它決定了一個系統(tǒng)所能達到的最終指標，超聲換能器一旦選定， 其性能參數(shù)如機械共振頻率、聲波輻射等效電阻等也已確定發(fā)射電路沒汁的好壞將直接影響超聲波的發(fā)射效率。超聲檢測中常用的發(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，可根據(jù)應用場合選用。我們采用555定時器配以少量的電阻、電容等元件設計了一種超聲波發(fā)射電路，它可以三類電路的方式工作。

　　超聲波發(fā)射電路設計分析：由F1~F3三門振蕩器在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)電阻來調(diào)節(jié)頻率。 F3的輸出激勵換能器T40-16的一端和反向器F4，F(xiàn)4輸出激勵換能器T40-16的另一端，因此，加入F4使激勵電壓提高了一倍。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反向器，剩余兩個不用（輸入端應接地）。電源用9V疊層電池。測量F3輸出頻率應為40kHZ±2kHZ，否則應調(diào)節(jié)RP。發(fā)射超聲波信號大于8m。

超聲波發(fā)射電路

超聲波發(fā)射電路

　　超聲波連續(xù)波信號發(fā)送電路

　　超聲波防盜報警器框圖

超聲波防盜報警器的硬件設計