超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器和接受器。有的超声波传感器既作发送，压电陶瓷工厂，也能作接收。这里仅介绍小型超声波传感器，发送与接收略有差别，它适用于在空气中传播，工作频率一般为23-25KHZ及40-45KHZ。这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。该种有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16及12表示其外径尺寸，以毫米计）。另有一种密封式超声波传感器（MA40EI型）。它的特点是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近开关用，它的性能较好。超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等；分离式反射型用于测距、液位或料位；反射型用于材料探伤、测厚等。

系统采用的超声波传感器的工作频率为40kHz左右。由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间，根据媒质中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而确定液面。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传播速度予以校正，以提高测量精度。计算公式为：

V=331.5+0.607T （1）

式中：V为超声波在空气中传播速度；T为环境温度。

S=V ×t/2=V×（t1－t0）/2 （2）

式中：S为被测距离；t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差；t1为超声回波接收时刻；t0为超声脉冲发射时刻。利用MCU的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离S。由于本系统的MCU选用了具有SOC特点的混合信号处理器，其内部集成了温度传感器，因此可利用软件很方便的实现对传感器的温度补偿。

压电陶瓷是生产制作压电马达、压电变压器、涡街流量计等压电器件的材料基础。本研究直接根据各种压电器件对压电陶瓷的物理性能参数的要求，通过大量实验研究了以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)为基的三元系压电陶瓷PMN-PZT、PMS-PZT、PZN-PZT和四元系压电陶瓷PMS-PZN-PZT、PMS-PMN-PZT、PZN-PMN-PZT.

压电陶瓷的性能指标如下：

(1) 自由介电常数 /e0：1000~6000；

(2) 介电损耗tand：（2~12）′10-3；

(3) 压电应变系数d33：300~600pC/N；

(4) 平面机电耦合系数kp：0.56~0.70；

(5) 机械品质因素Qm：100~2000；

(6) 居里温度Tc：280~400°C。

设备要求：球磨机、喷雾造粒机、自动压片机、烧结炉、电极烧渗炉、极化高压装置、阻抗频谱仪、d33准静态测试仪。

沧州压电陶瓷工厂由淄博宇海电子陶瓷有限公司提供。淄博宇海电子陶瓷有限公司是山东 淄博 ,电工陶瓷材料的见证者，多年来，公司贯彻执行科学管理、创新发展、诚实守信的方针，满足客户需求。在宇海电子领导携全体员工热情欢迎各界人士垂询洽谈，共创宇海电子更加美好的未来。