《项目十辐射式》PPT课件

《《项目十辐射式》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、项目十辐射式传感器一、项目要求【知识要求】1.了解核辐射式传感器的原理及应用范围。2.掌握超声波传感器的工作原理及应用。3.了解核辐射传感器的原理及应用范围。重点：超声波传感器的基本原理及一般结构和应用。难点：超声波基本特性。一、项目要求【能力要求】1.正确识别各种超声波传感器及其特点和其在整个工作系统中的作用。2.能够正确分析辐射式传感器的应用场合。3.能够准确判断出常用的辐射式传感器的好坏。4.掌握基本的测量方法。二、相关知识（一）超声波的基本特性超声波是听觉阈值以外的振动，其频率范围在104～1012Hz，其中常用

2、的频率在104～3×106Hz。超声波在超声场（被超声所充满的空间)传播时，如果超声波的波长与超声场相比，超声场很大，超声波就像处在一种无限介质中，超声波自由地向外扩散；反之，如果超声波的波长与相邻介质的尺寸相近，则超声波受到界面限制不能自由地向外扩散。超声波在传播过程中会有如下特性和作用。二、相关知识1.超声波的传播速度超声波在介质中可产生三种形式的振荡波：横波（质点振动方向垂直于传播方向的波）；纵波（质点振动方向与传播方向一致的波）；表面波（质点振动方向介于纵波与横波之间，沿表面传播的波）。横波只能在固体中传播；纵波

3、能在固体、液体和气体中传播；表面波随深度的增加其衰减会很快。测量各种状态下的物理量时多采用纵波。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，其传播速度与介质密度和弹性有关。二、相关知识2．超声波的物理性质(1)超声波的反射和折射当超声波传播到特性阻抗不同的两种介质的平面分界面上时，一部分声波被反射；另一部分透射过界面，在介质内部继续传播，这样的两种情况称为声波的反射和折射，如图所示。超声波的反射和折射二、相关知识(2)超声波的衰减超声波在一种介质中传播，其声压和声强按指数函数规律衰减。在平面波的情况下

4、，距离声源x处的声压p和声强I衰减规律如下：式中p0，I0——距离声源x＝0处的声压和声强；x——超声波与声源间的距离；A——衰减系数，单位为Np/cm(奈培／厘米)。例如，若衰减系数为1dB／mm，声波穿透1mm，则衰减1dB，即衰减10%；声波穿透20mm，则衰减1dB／mm×20mm＝20dB，即衰减90%。二、相关知识二、相关知识式中α——入射角；α1，α2——纵波与横波的反射角；γ，β——纵波与横波的折射角；cL，cL1，cL2——入射介质、反射介质、折射介质内的纵波速度；cS1，cS2——反射介质、折射介质内

5、的横波速度。若介质为液体或气体，则仅有纵波。利用上式可以实现波形转换。(4)超声波的波形转换当超声波以某一角度入射到第二介质(固体)界面上时，除有纵波的反射和折射外，还会有横波的反射和折射，如图所示。在一定条件下，还能产生表面波。它们符合几何光学中的反射定律，即波形转换图L—入射波；L1一反射纵波；L2—折射纵波；S1—反射横波；S2—折射横波二、相关知识3．超声波对超声场产生的作用(效应)超声波在超声场中传播时,会对超声场产生如下几种作用。(1)机械作用超声波在传播过程中会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化

6、,这种压力的变化将引起机械效应。超声波引起的介质质点运动，虽然产生的位移和速度不大，但是与超声振动频率的平方成正比的质点加速度却很大。有时超过重力加速度的数万倍，这么大的加速度足以造成对介质的强大机械效应，甚至能达到破坏介质的作用。二、相关知识(2)空化作用在流体动力学中指出，存在于液体中的微气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，这种膨胀、闭合、振动等一系列动力学过程称为超声空化。这种超声空化现象是超声学及其应用的基础。二、相关知识(3)热学作用如果超

7、声波作用于介质时被介质所吸收，实际上也就是有能量吸收。同时，由于超声波的振动，使介质产生强烈的高频振荡，介质间互相摩擦而发热，这种能量能使液体、固体温度升高。超声波在穿透两种不同介质的分界面时，温度升高值更大，这是因为分界面上特性阻抗不同，将产生反射，形成驻波引起分子间的相对摩擦而发热。超声波的热效应在工业、医疗上都得到了广泛应用。超声波除了上述几种作用外，还有声流效应、触发效应和弥散效应，它们都有很好的应用价值。二、相关知识4.超声波传感器利用超声波在超声场中的物理特性和种种效应研制的装置可称为超声波换能器、探测器或传

8、感器，超声波传感器可以是超声波发射装置，也可以是既能发射超声波又能接收超声回波的装置。这些装置一般都能将声信号转换成电信号。压电式超声波探头结构二、相关知识（二）核辐射传感器1.核辐射源——放射性同位素在核辐射传感器中，常采用α、β、γ和X射线的核辐射源，产生这些射线的物质通常是放射性同位素。所谓放射性同位素就是原子