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9.1 声传感器 9.2 声表面波传感器 9.3 超声波传感器 9.4 微波传感器 习题;请你思考; 波是指某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动。不同形式的波虽然在产生机制、传播方式和与物质的相互作用等方面存在很大差别，但在传播时却表现出多方面的共性，可用相同的数学方法描述和处理。波传感器的定义范围非常广，只要是利用波动原理制作而成的传感器都可以叫做波传感器。在本章中将介绍主要的几种波传感器。 ; 9.1 声传感器;2. 声波的波形 由于声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向不同，声波的波型也会不同。通常有以下三种： (1)纵波 (2) 横波 (3) 表面波 3. 声波的特性 (1) 声压(P) 当声波传播时，某处的空气疏密地变化，使压强在大气压附近上下变化，相当于在原来的大气压强上叠加一个变化的压强，这个叠加上去的压强就叫声压??通常所说的声压，是指一段时间内瞬时声压的均方根值(即有效声压)，故总是正值。对于正弦波形，有效声压等于瞬时声压最大值Pmax除以，即 一般来说，如未加说明，声压指有效声压。; ;(4) 声压级、声强级和声功率级 通常采用按对数方式分级的办法来表示声音大小,这就是声压级、声强级、声功率级。 ①声压级(LP) 声压级Lp指测量的声压P与参考声压Pref的比值取常用对数，再乘以20, 单位为分贝(dB)，即;③声功率级(LW) 声功率级是指测量的声功率W与参考功率Wref的比值取常用对数，再乘以10，单位为分贝(dB)，即; ;9.1.2 声敏传感器 声敏传感器是一种将在气体、液体或固体中传播的机械振动转换成电信号的器件或装置，它用接触或非接触的方法检出信号。声敏传感器的种类很多，按测量原理可分为压电、电致伸缩效应、电磁感应、静电效应和磁致伸缩等等。;1. 电阻变换型声敏传感器 按照转换原理将这类传感器可分为接触阻抗型和阻抗变换型两种。接触阻抗型声敏传感器的一个典型实例是碳粒式送话器，其工作原理如图所示，当声波经空气传播至膜片时，膜片产生振动，使膜片和电极之间碳粒的接触电阻发生变化，从而调制通过送话器的电流，该电流经变压器耦合至放大器经放大后输出。阻抗变换型声敏传感器是由电阻丝应变片或半导体应变片粘贴在膜片上构成的。当声压作用在膜片上时膜片产生形变，使应变片的阻抗发生变化，检测电路将这种变化转换为电压信号输出从而完成声-电的转换。;碳粒式送话器的工作原理图 ;2. 压电声敏传感器 压电声敏传感器是利用压电晶体的压电效应制成的。下图是压电传感器的结构图。压电晶体的一个极面和膜片相连接，当声压作用在膜片上使其振动时，膜片带动压电晶体产生机械振动，压电晶体 在机械应力的作 用下产生随声压 大小变化而变化 的电压，从而完 成声－电的转换。 压电声敏传感器 可广泛用于水声 器件、微音器和 噪声计等方面。 ;3. 电容式声敏传感器(静电型) 下图为电容式送话器的结构示意图。它由膜片、外壳及固定电极等组成，膜片为一片质轻而弹性好的金属薄片，它与固定电极组成一个间距很小的可变电容器。当膜片在声波作用下振动时，膜片与固定电极间的距离发生变化，从而引起电容量的变化。如果在传感器的两极间串接负载电阻RL和直流电流极化电压E，在电容量随声波的振动变化时，在RL的两端就会产生交变电压。 电容式声敏传感器的输出阻抗呈容性，由于其容量小，在低频情况下容抗很大，为保证低频时的灵敏度，必须有一个输入阻抗很大的变换器与其相连，经阻抗变换后，再由放大器进行放大。;电容式送话器结构示意图 ;4. 音响传感器 音响传感器包括：将声音载于通信网的电话话筒；将可听频带范围(20Hz~20KHz)的声音真实地进行电变换的放音、录音话筒；从媒质所记录的信号还原成声音的各种传感器等。根据不同的工作原理(有电磁变换、静电变换、电阻变换、光电变换等)，可制成多种音响传感器。下面介绍一种音响传感器——水听器。 一般来说，水声观测设备主要由两部分组成，一是电子设备——产生、放大、接收和指示电信号的部分，它具体包括发射机、接收机、指示器等；二是水声换能器——它的作用是完成电声信号的转换。下图是几种常用的水声设备的作用示意图。;(a)被动式声呐; 当水声换能器工作在发射状态时，它的任务就是把电的振荡能转换为机械系统的振动能，再推动水介质向外辐射声能量。当水声换能器工作在接收状态时，它的任务和发射状态时相反，