传感器与自动检测技术

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1、2021/7/111第7章波式传感器2021/7/112书名：传感器与自动检测技术作者：张玉莲ISBN：978-7-111-21945-3出版社：机械工业出版社层次：高职高专高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/113学习目的掌握超声波、微波等波式传感器的工作原理及其应用理解各种波式传感器的物理基础了解各种波式传感器的应用领域高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1147.1超声波传感器7.2微波传感器7.3多普勒传感器本章小结复习思考题主要内容返回主目录高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1157.1超声波传感器次声波频率低于20Hz的

2、声波，人耳听不到，但可与人的器官发生共振，7～8Hz的次声波会引起热的恐怖感，使人动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。1、次声波人们听到的声音是由物体振动产生的，它的频率在20～20kHz范围内。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1162、可闻声波频率在20Hz～20kHz的声波美妙的音乐能使人陶醉高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1173.超声波超声波：频率超过20kHz的声波。超声波人耳感觉不到，但许多动物都能感受到，如海豚、蝙蝠以及某些昆虫，都能很好地感受可发出超声波。检测常用的超声波频率范围为：高职高专传感器与自动检测技术课件2021

3、/7/118超声波对液体、固体的穿透能力很强，尤其是对不透光的固体，它可以穿透几十米的深度；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。超声波遇到杂质或分界面会产生反射、折射和波形变换等现象。正是因为超声波的这些特性，在工业、国防、医疗、家电等检测和控制领域有着广泛的应用.超声波特点超声波不同于声波，其波长短，绕射现象小，且方向性好，传播能量集中，能定向传播。超声波在传播过程中衰减很小。在传播过程中，遇到不同的媒介，大部分能量会被反射回来；高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1197.1.1超声波的物理基础超声波的传播方式纵波横波表面波高职高

4、专传感器与自动检测技术课件2021/7/1110质点的振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波。纵波能在固体、液体和气体中传播。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1111横波—质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波。横波只能在固体中传播。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1112质点的振动介于纵波与横波之间，沿着表面传播，振幅随深度的增加而迅速衰减的波称为表面波，只能在固体中传播。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1113当超声波在两种介质中传播时，在它们的界面上部分被反射回原介质中，称为反射波；另一部分能透过界面，在另一介

5、质中继续传播称为折射波。如图7-1所示。下面是与超声波有关的几个基本性质：图7-1超声波反射与折射高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/11141.传播速度超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，也与环境条件有关。对于液体，其传播速度c为（7-1）介质的密度绝对压缩系数高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/1115在气体中，传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度c为（7-2）对固体，其传播速度c为（7-3）环境温度固体的弹性模量泊松系数比高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/11162.反射定律入射角的正弦与反射角的正弦之

6、比等于入射波所处介质的波速与反射波所处介质的波速之比，即（7-4）当入射波和反射波的波形一样，波速一样，入射角即等于反射角。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/11173．折射定律入射角的正弦与折射角的正弦之比等于超声波在入射波及折射波所处介质中的传播速度之比，即（7-5）在自动检测中，经常采用超声波在两介质中的界面所产生的折射和反射现象进行测量。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/11184.透射率与反射率超声波从第一介质垂直入射到第二介质中时，透射声压与入射声压之比称为透射率。而反射声压与入射声压之比称为反射率。有理论和实验得知，超声波从密

7、度小的介质入射到密度大的介质时，透射率较大，反射率也较大。例如，超声波从水中入射到钢中时，透射率高达93.5%。反之，超声波自密度大的介质入射到密度小的介质中时，透射率就较小。例如超声波进入钢板并传播一段距离，到达钢板底面时，若底部是钢与水的界面，则出射到水中的声压只有原声压的6.5%。而由底部钢与水的界面反射回钢板的反射率却高达93.5%，若底部是钢与空气的界面，反射率就更大。超声波的这一特性在金属探伤、测厚中得到了很好的应用。高职高专传感器与自动检测技术课件2021/7/11195.超声波在介质中的衰减超声波在介质中传播时，由于声波的散射或漫射及吸收等会导致能

8、量的衰减，