传感器原理与应用-压电与超声波.pptVIP

1.次声波 2.可闻声波 3.超声波 蝙蝠依靠超声波捕食 超声波与可闻声波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特点。 压电陶瓷或磁致伸缩材料在高电压窄脉冲作用下，可得到较大功率的超声波，可以被聚焦，能用于集成电路及塑料的焊接。 超声波金丝焊接机 超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质的分界面时，能产生明显的反射和折射现象，类似于光波。 超声波在医学检查中的应用 胎儿的 B超影像 超声波清洗器 超声换能器 超声波物理基础 频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。它的指向性很好，能量集中，因此穿透本领大，能穿透几米厚的钢板，而能量损失不大。在遇到两种介质的分界面（例如钢板与空气的交界面）时，能产生明显的反射和折射现象，超声波的频率越高，其声场指向性就愈好。 7.5.3 超声波传感器基本电路 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 7.5.3 超声波传感器基本电路 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 超声波发送接收电路 7.5.3 超声波传感器基本电路 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 医学超声波检测 采用多普勒效应 7.5.4 超声波传感器应用 第7章 压电元件与超声波传感器 超声波频谱分析测流量 传感与检测技术 超声波测厚 7.5.4 超声波传感器应用 第7章 压电元件与超声波传感器 超声波液位计 传感与检测技术 超声波防盗报警器 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 接收连续信号 接收信号被调制 延迟时间 接收脉冲信号 直接传播信号 （测距） 超声波检测液位 h h s h 2a h 2a s 超声波在空气中传播衰减大但在液体中传播衰减小 单换能器 从发射到接收的时间 t = 2h/C 传感器到液面的距离 h = ct/2 双换能器 经过的路程： 2S = ct 液位高度： C -- 超声波在介质 中传播速度 第7章 压电元件与超声波传感器 超声波传感器可用于测量钻井泥浆液位传感器； 因为钻井过程中自始自终要监测泥浆液面。钻井过程中液位传感器有着重要的意义，它确保快速、优质安全钻井。 传感与检测技术 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 超声波检测液位 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 超声波检测厚度 超声波探伤传感器 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 超声波传感器探伤 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 超声波传感器探伤 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 超声波流速测量 超声波流速检测 超声波在静止流体和流动流体中的传播速度是不同的, 分别在流体上游和下游放两个传感器, 同时发送、接收，顺流和逆流超声波传播时间分别为: 第7章 压电元件与超声波传感器 流体流速υ远小于超声波在流体中传播速度c υ； 可求出近似流速： 管道内 传感器2 传感器1 电路 υ B2 L B1 传感与检测技术 超声波流速测量 超声波流速检测 第7章 压电元件与超声波传感器 传感器1 管道外 θ D υ 传感器1 这种方法必须准确求出介质中超声波速度c ,否则会引入误差。 如何不用声速求流速？ 实际应用中传感器安装在管道外 传播时间为: 传感与检测技术 辛格法流速测量: 发送的超声波由接收器检出后，再发射下一个超声波脉冲，形成连续的脉冲发射状态，脉冲的发射频率为： 第7章 压电元件与超声波传感器 接收器 f1 f2 驱动放大器 驱动放大器 检出放大器 检出放大器 发送器 发送器 接收器 υ θ θ L 求出流速： 不用声速求流速 超声波流速检测 传感与检测技术 多普勒流速测量法 多普勒流速测量法: 流体内的微小颗粒物与流体有相同的移动速度，利用超声波遇到物体会产生反射，并且传播频率发生变化； 这种多普勒效应可以求出流速: 接收频率f1和发送频率f2的差，称多普勒频率f 第7章 压电元件与超声波传感器 f1 f2 发射器 与流体一起移动的粒子 θ θ υ 接收器 超声波流速检测 传感与检测技术 第7章 压电元件与超声波传感器 超声波流量计 传感与检测技术 第7章 压电元件与超声波传感器 超声波流量计 传感与检测技术 第7章 压电元件与超声波传感器 超声波流量计 传感与检测技术 超声波传感器测密度 第7章 压电元件与超声波传感器 传感与检测技术 传感与检测技术 第7章 压电元件与超声波传感器 本章小结： 压电效应 、压电材料、 压电元件及结构形式 ； 压电传感器等效电路 测量电路 （1）电压放大器 （2）电荷放大器； 压电传感器的应用