传感器与检测技术 声波传感器 5-5 声波传感器的应用.pptxVIP

第5章　声波传感器;5.5 声波传感器的应用5.5.1微波液位和湿度检测; 2. 微波湿度传感器　水分子是极性分子，在常态下形成偶极子杂乱无章地分布着。当有外电场作用时，偶极子将形成定向排列。在微波场作用下，偶极子不断地从电场中获得能量（这是一个储能的过程），表现为微波信号的相移；又不断地释放能量（这是一个放能的过程），表现为微波的衰减。这个特性用水分子的介电常数可表示为 ε、ε与材料和测试信号频率均有关，且所有极性分子均有此性质。一般干燥的物体，其ε在1～5范围内，而水的ε高达64，因此，如果被测材料中含有水分时，其复合（指材料与水分的总体效应）的ε将显著上升，ε也有类似的性质。 微波湿度传感器就是基于上述特性来实现湿度测量的，即同时测量干燥物体和含有一定水分的潮湿物体，前者作为标准量，后者将引起微波信号的相移和衰减，从而换算出物体的含水量。;5.5.2 超声波物位、流量测量和无损探伤; 对于单换能器来说，超声波从发射到液面，又从液面反射回换能器的时间间隔为 则有  　  对于双换能器来说，超声波从发射到被接收经过的路程为2s，而  因此，液位高度为  从以上公式中可以看出，只要测得从发射到接收超声波脉冲的时间间隔Δt，便可以求得待测的物位。; 2. 超声波测流量 超声波测量流体流量是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。以下以时差法为例介绍超声流量计的工作原理。;  （3）超声波顺、逆流传播时间差为  超声波在流体中的传播速度远大于流体的流速，即cv，所以上式可近似为   （4）被测流体的平均流速为   （5）再根据管道流体的截面积，即可求得被测流体的流量为 ; 3. 超声波无损探伤 ; （2）反射法探伤 反射法探伤是根据超声波在工件中反射情况的不同来探测工件内部是否有缺陷。它可分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法两种。   ;5.5.3 次声波管道泄漏定位及灾害预测; 2.自然灾害预测 地震、火山爆发、雷暴、风暴、陨石落地、大气湍流等等自然灾害，在发生前可能会辐射出次声波，可利用这个前兆来预测和预报这些灾害的发生。 海底地震所引发的海啸在推进过程中会向空中和水体同时发射低频次声波信号，利用次声波在海水中的传播速度快于在空气中的传播速度的特性，可提前测量到海啸的信息。例如用电容式次声波传感器既能接收到地震次声波信号，又能海啸的次声波信号，由此可以做出结论性判断。