超聲波位移傳感器探頭內(nèi)壓電晶片可發(fā)射與接收超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)發(fā)射再經(jīng)被測(cè)物反射回來(lái)，由傳感器探頭接收，再經(jīng)過(guò)接收電路放大、整形。以嵌入式微處理系統(tǒng)記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)跳變。通過(guò)定時(shí)器計(jì)數(shù)，計(jì)算時(shí)間差，就可以計(jì)算出相應(yīng)的位移量。傳感器檢測(cè)范圍取決于其使用的波長(zhǎng)和頻率。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，檢測(cè)距離越大。傳感器整體尺寸較小，特別適合檢測(cè)安裝空間有限的場(chǎng)合。超聲波位移傳感器具有優(yōu)越的抗干擾性能，能在存在雜波或噪聲的環(huán)境中檢測(cè)到目標(biāo)，同時(shí)實(shí)時(shí)標(biāo)定、噪聲抑制及額外的過(guò)濾確保距離信息穩(wěn)定。因?yàn)楸粡V泛應(yīng)用于各類(lèi)自動(dòng)化設(shè)備位移測(cè)量與位置定位、料位測(cè)量、液位測(cè)量、尺寸測(cè)量、機(jī)器人自動(dòng)避障行走等領(lǐng)域。超聲波位移傳感器工作原理簡(jiǎn)單，安裝使用方便，制造成本相對(duì)較低。
但是傳感器精度不高，無(wú)法用于部分高精度測(cè)量場(chǎng)合。傳感器安裝使用中也常存在一些特殊問(wèn)題，如反射問(wèn)題、噪音、信號(hào)交叉問(wèn)題。
1. 反射問(wèn)題
如果被探測(cè)物體始終在合適的角度，那超聲波位移傳感器將會(huì)獲得正確的回波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量。但是在實(shí)際應(yīng)用中，仍有部分場(chǎng)合被探測(cè)物體無(wú)法被正確檢測(cè)。其中可能會(huì)出現(xiàn)幾種誤差：三角誤差、鏡面反射、多次反射。當(dāng)被測(cè)物體與傳感器成一定角度的時(shí)候，所探測(cè)的信號(hào)和實(shí)際距離存在三角誤差；在特定的角度下，聲波被光滑的物體鏡面反射出去，無(wú)法產(chǎn)生回波，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量；多次反射現(xiàn)象在立體或者多面體構(gòu)造的物體測(cè)量時(shí)比較常見(jiàn)，聲波經(jīng)過(guò)多次反彈才被傳感器接收到，因此實(shí)際的探測(cè)值并不是真實(shí)的位移量。多次反射問(wèn)題可以通過(guò)使用多個(gè)按照一定角度排列的超聲波位移傳感器解決。通過(guò)探測(cè)多個(gè)超聲波的測(cè)量值，用來(lái)篩選出正確的數(shù)據(jù)。
2、噪音
雖然多數(shù)超聲波位移傳感器的工作頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類(lèi)能夠聽(tīng)到的聲波頻率。但是應(yīng)用環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似頻率的噪音。例如：電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的高頻噪音；輪子在地面摩擦；設(shè)備或者機(jī)器人的抖動(dòng)；甚至有多臺(tái)設(shè)備測(cè)量時(shí)，其它的超聲波位移傳感器發(fā)出的信號(hào)也有可能干擾到傳感器的信號(hào)接收。
3、信號(hào)交叉問(wèn)題
交叉問(wèn)題是當(dāng)多組超聲波位移傳感器按照一定角度被安裝在設(shè)備或者機(jī)器人測(cè)量時(shí)引起的。一組傳感器發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)鏡面反射或者多次反射，被其它傳感器獲得，導(dǎo)致無(wú)法正確獲得被測(cè)物體的位移信號(hào)。
