化工儀器網
技術文章
德國P+F倍加福超聲波傳感器工作原理
閱讀：27 發布時間：2025-8-18德國P+F倍加福超聲波傳感器UC1000-18GS-2EP-IO-V15
主要優勢一覽
IO-Link 接口，用于過程數據、參數化和診斷
可通過帶 PACTWARE 的 DTM 編程
可通過 IrDA（紅外接口）編程
可選聲錐寬度
同步選項
增強型溫度補償可調節，開啟后測量值已穩定2分鐘
2 路推挽輸出
德國P+F倍加福超聲波傳感器的工作原理基于超聲波的發射、傳播與反射接收，通過計算聲波傳播時間來實現對目標物體的檢測、距離測量或液位監控等功能，
具體過程如下：
1. 超聲波的發射
傳感器內部的壓電換能器（核心元件）在電信號激勵下發生機械振動，將電能轉換為超聲波（頻率高于 20kHz 的機械波，人耳不可聞）。倍加福的超聲波傳感器通常采用特定頻率設計（如 40kHz、80kHz 等），以適應不同檢測距離和精度需求（高頻超聲波指向性更強，適合短距離高精度檢測；低頻則適合長距離檢測）。
2. 超聲波的傳播與反射
P+F超聲波傳感器發射的超聲波以恒定速度（在空氣中約 343m/s，受溫度、濕度等環境因素影響較小）在介質（通常是空氣）中傳播。當聲波遇到目標物體（如固體、液體表面）時，部分能量會被反射形成回波。
3. 回波的接收與信號處理
傳感器的壓電換能器同時作為接收器，接收反射回的超聲波，將機械振動重新轉換為電信號。內部電路對回波信號進行放大、濾波等處理，濾除環境噪聲（如氣流、電磁干擾等），確保有效信號的提取。
4. 距離計算與輸出
傳感器通過計算超聲波從發射到接收的時間差（Δt），結合聲波傳播速度（v），利用公式 距離 =（v × Δt）/ 2（除以 2 是因為聲波往返一次），得出傳感器與目標物體的距離。
P+F超聲波傳感器根據預設的檢測閾值（如 “檢測到物體"“距離超出范圍" 等），傳感器通過開關量（如 PNP/NPN 輸出）、模擬量（如 4-20mA、0-10V）或 IO-Link 等接口輸出檢測結果，供控制系統（如 PLC）處理。
倍加福超聲波傳感器的技術特點（與原理相關）
抗環境干擾設計：通過特殊聲波頻率和濾波算法，減少粉塵、水汽、光線等對檢測的影響，適合惡劣工業環境。
盲區優化：部分型號通過電路設計縮小 “盲區"（傳感器附近無法檢測的區域），提高近距離檢測精度。
溫度補償：內置溫度傳感器，實時修正聲波傳播速度（溫度變化會輕微影響聲速），確保不同溫度環境下的測量準確性。
P+F超聲波傳感器多種檢測模式：支持 “存在檢測"（判斷是否有物體）、“距離測量"（連續輸出距離值）、“液位監控"（針對液體表面的非接觸測量）等，適配不同工業場景（如倉儲、包裝、液位控制等）。
總之，倍加福超聲波傳感器通過聲波的 “發射 - 反射 - 接收" 閉環，結合工業級的信號處理和抗干擾設計，實現對物體的非接觸式可靠檢測，廣泛應用于自動化生產線、物流倉儲、過程控制等領域。