超声波传感器PPT课件.pptVIP

10.1 超声波及其物理性质 10.2 超声波传感器 10.3 应用 ; 10.1 超声波及其物理性质 波动:振动在弹性介质内的传播。 声波:频率在16-2×104 Hz之间, 能为人耳所闻的机 械波. 次声波:低于16 Hz的机械波. 超声波:高于2×104 Hz的机械波。  ;传感器原理及应用;1.次声波;2.可闻声波;3.超声波;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;超声波清洗器;超声波物理基础 ; 10.1.1 波形及其转换 有: ① 纵波——质点振动方向与波的传播方向一致的波; ② 横波——质点振动方向垂直于传播方向的波;  ③ 表面波——质点的振动介于横波与纵波之间， 沿着表面传播的波。 ;纵波;横波 ;表面波;横波只能在固体中传播， 纵波能在固体、液体和气体中传播, 表面波随深度增加衰减很快。  ;10.1.2 反射和折射 声波从一种介质传播到另一种介质, 在两个介质的分界面上一部分声波被反射; 另一部分透射过界面, 在另一种介质内部继续传播_折射。 ;传感器原理及应用;当波在界面上产生反射时, 入射角α的正弦与反射角α′的正弦之比等于波速之比。 ; 波在界面处产生折射时, 入射角α的正弦与折射角的正弦之比, 等于入射波在第一介质中的波速C1与折射波在第二介质中的波速C2之比, 即;10.1.3 超声波的衰减 声波在介质中传播时, 随着传播距离的增加, 能量逐渐衰减, 其声压和声强的衰减规律为 Px=P0e-αx  Ix=I0e-2αx  能量的衰减决定于声波的扩散、 散射和吸收, ;传感器原理及应用;传感器原理及应用;传感器原理及应用;10.2 超声波传感器;各种超声波探头;接触式 直探头原理;接触式斜探头（横波、瑞利波或兰姆波探头）;各种接触式斜探头;接触法双晶直探头;各种双晶直探头;接触法双晶斜探头（续）; 水浸探头;超声波探头中的压电陶瓷芯片;压电陶瓷的主要性能指标;空气超声探头（续） ;空气超声探头外形;空气超声探头外形（续）;空气传导超声波电脉冲发生器;超声波探头,主要由压电晶片、 吸收块（阻尼块）、 保护膜组成。 超声波频率f与其厚度δ成反比。;传感器原理及应用;10.3 应用; 根据发射和接收换能器的功能, 分为单换能器和双换能器。 单换能器的传感器发射和接收超声波均使用一个换能器, 双换能器的传感器发射和接收各由一个换能器担任。; 对于单换能器来说, 超声波从发射到液面, 又从液面反射到换能器的时间为 ;传感器原理及应用;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 s =  液位高度为 h = （s2-a2）1/2 只要测得超声波脉冲从发射到接收的间隔时间, 便可以求得待测的物位。  ; 10.3.2 流量传感器 超声波流量传感器: 如传播速度变化法、波速移动法、多卜勒效应法、流动听声法等。 ; 超声波在流体中传输时, 在静止流体和流动流体中的传输速度是不同的, 利用这一特点可以求出流体的速度, 再根据管道流体的截面积, 便可知道流体的流量。  ;传感器原理及应用; 在流体中设置两个超声波传感器, 它们可以发射超声波又可以接收超声波, 一个装在上游, 一个装在下游, 其距离为L。 如设顺流方向的传输时间为t1, 逆流方向的传输时间为t2, 流体静止时的超声波传输速度为c, 流体流动速度为v, 则; t1 =  t2 = 