新型传感器说课讲解.ppt

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1、新型传感器(1)次声波，振动频率低于l6Hz的机械波。(2)声波:振动频率在16Hz―20KHz之间的机械波。(3)超声波:高于20KHz的机械波。1、声波及其分类一、超声波概述2．超声波的传播形式超声波在介质中可产生三种形式的波：横波：质点振动的方向垂直于波的传播方向（固体）；纵波：质点振动方向与波的传播方向一致（固体、液体和气体）；表面波：质点振动介于纵波与横波之间，沿物体表面传播（固体、液体）；为了测量各种状态下的物理量多采用纵波。超声波的频率越高，与光波的某些性质越相似。超声波与其他声波一样,波速与介质密度和弹性特性有关。3.超声波的特点及其分类超声波是高于听

2、觉频率阈值的机械振动，其频率在104Hz～1012Hz之间，其中常用的频率大约在104Hz～3×106Hz之间。超声波具有聚束、定向及反射、散射、透射等特性。按超声振动辐射大小不同大致可分为：利用超声波使物体或物件发生变化的功率应用，称之为功率超声；利用超声波获取若干信息，称之为检测超声。这两种超声的应用，同样需要借助于超声波传感器(换能器或探头)来实现。二、超声波传感器及其应用也称为超声波换能器（或称为探测器、探头）。发射：能将（交流）电信号转换成机械振动而向介质中辐射（发射）超声波。接收：将超声场中的机械振动转换成相应的电信号的装置。超声波传感器一般都是可逆的，既

3、能发射也能接收超声波。1.超声波传感器分类按其结构可分为直探头、斜探头、双探头、液浸探头和聚焦探头等。按其工作原理又可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等。最常用的是压电式探头。压电式直探头主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜组等成，其结构如图所示。压电晶片多为圆板形，其厚度与超声波频率成反比。例如，厚度为1mm晶片的自然频率约为1.89MHz。工作原理：它有两个电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号，它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时，压力晶片将会发生共振，并带动共振板振动，将机械的能转为电信号的这一过程，这就成了超声波探头的工作原理。2.超声波传感器应用超声波传

4、感技术是医疗卫生、工业生产、海洋探测等领域获取信息的重要手段之一。例如，B超成像诊断仪、超声波层析成像（CT）、无损探伤仪、水下全息成像等。（1）超声波测量厚度——脉冲反射式超声测厚仪脉冲反射式超声测厚原理是测量超声波脉冲通过试样所需的时间间隔，然后根据超声波脉冲在样品中的传播速度求出样品厚度。d—样品厚度；c—超声波速度；t—超声波从发射到接收回波的时间间隔。超声波诊断仪是通过向人体内发射超声波(主要采用纵波)，然后接收经人体各组织反射回来的超声波信号并加以处理和显示，根据超声波在人体不同组织中传播特性的差异进行诊断的。超声波诊断仪最常用的有A型超声波诊断仪、M型超

5、声波心动图仪和B型超声波断层显像仪等。（2）超声波诊断仪（a）A型超声波诊断仪A型超声波诊断仪又称为振幅(Amplitude)型诊断仪，其原理类似示波器，所不同的是在垂直通道中增加了检波器。（b）M型超声波诊断仪M型超声波诊断仪主要用于运动(Motion)器官的诊断，常用于心脏疾病的诊断，故又称为超声波心动图仪。下图就是由M型超声波诊断仪做出的超声心动图：(c)B型超声波诊断仪B型超声波诊断仪(简称为B超)是在M型诊断仪的基础上发展起来的辉度调制(BrightnessModulation)式诊断仪。外形如左下图所示。B超换能器外形图肾脏的B超图像右下图是肾脏的B超图像

6、(3)超声波测距通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时超声探头被测目标被测距离:c---声速t---往返飞行时间超声波还可以测量液（物）位（实际上是测距，原理与测厚相同）、硬度、流速（流量）等。三、倒车雷达倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置。探头装在后保险杠上，探头有二、三、四、六、八只不等，分别管前后左右。探头

7、以45度角辐射，上下左右搜寻目标。它最大的好处是能探索到那些低于保险杠而司机从后窗难以看见的障碍物，并报警，如花坛、蹲在车后玩耍的小孩等。以声音或者更为直观的显示帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。探测原理倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。倒车雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后反射回信号波，被倒车雷达接收到，用超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。倒车雷达的显示器装在后视镜上，它不停地提醒司机