原文來自微信公眾號：工程師看海

1880年居里兄弟發(fā)現(xiàn)，在石英晶體的特定方向上施加壓力或拉力會使晶體表面出現(xiàn)電荷，并且電荷的密度與施加外力的大小成比例，這就是以前介紹壓電材料的正壓電效應(yīng)。

二戰(zhàn)時候被廣泛應(yīng)用，聲吶，是一種利用聲波在水中的傳播和反射來進(jìn)行導(dǎo)航和測距的技術(shù)或設(shè)備。

軍艦、潛艇、反潛飛機(jī)上安裝聲吶后，就可以確定敵方艦艇、魚雷和水雷的方位，聲吶分為主動神吶和被動聲吶兩種。

比如潛艇 中的被動聲吶是接收環(huán)境中的音源，有助于隱藏自身位置，但感應(yīng)精度低，而主動聲吶是主動發(fā)聲來感應(yīng)環(huán)境信息，雖然精度高，但是會暴露出自身的位置。

二戰(zhàn)期間，德軍損失的近900艘潛艇中，大多數(shù)是被聲吶發(fā)現(xiàn)的，聲吶在現(xiàn)代海戰(zhàn)中的地位可見一斑。

下圖是電影《灰獵犬號》的截圖，里面有很多聲吶相關(guān)的鏡頭，感興趣的同學(xué)可以看看。

下面是日常的消費電子中超聲的典型應(yīng)用，距離傳感器是智能手機(jī)的標(biāo)配，打電話時當(dāng)手機(jī)聽筒被遮擋時屏幕就黑屏，手機(jī)沒有遮擋時屏幕就亮屏，手機(jī)中的距離傳感器通常有紅外和超聲兩種方案，紅外方案對結(jié)構(gòu)和屏幕要求很高，要非常注意漏光的影響，實現(xiàn)起來成本很高。

而超聲的方案就稍微便宜一點，現(xiàn)在的全面屏手機(jī)，聽筒采用了隱藏式設(shè)計，作為一條縫隙隱藏于機(jī)身頂部，厚度不到1mm。

超聲波測距器集成在了Mic中，避免了手機(jī)正面開孔，增強(qiáng)了一體性同時也實現(xiàn)了正面面板的簡潔。超聲波工作時，頂部揚聲器發(fā)出超聲波，超聲波遇到障礙物被反射到手機(jī)的MIC，手機(jī)計算發(fā)出聲波到接收聲波的時間來計算距離，時間越長表示手機(jī)距離障礙物越遠(yuǎn)，時間越短表示手機(jī)距離障礙物越近。

上圖右圖是抓測的打電話時的聲波信號，用的是兩臺手機(jī)，一臺打電話，另一臺來錄打電話手機(jī)聽筒附近的音源并做FFT分析，可以看到大約20KHz時明顯存在一條超聲譜線，如果設(shè)計時沒有做好，這個超聲的音源會在低頻出現(xiàn)，進(jìn)而產(chǎn)生噪音。

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審核編輯黃宇