传感器原理与检测技术教学课件作者童敏明第11章节超声波传感器课件

《传感器原理与检测技术教学课件作者童敏明第11章节超声波传感器课件》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、第一节超声波及其物理性质第二节超声波传感器第三节超声波传感器应用第11章超声波传感器学习要求1、熟悉超声波的传播特点2、掌握超声波传感器的工作原理3、掌握超声波传感器的特点和应用基本要领第一节超声波及其物理性质声波的频率界限图1.1超声波的波型及其传播速度纵波：指质点振动方向与波的传播方向一致的波横波：指质点振动方向垂直于传播方向的波表面波：指质点的振动介于横波与纵波之间超声波的传播速度与介质密度和弹性特性有关超声波在气体和液体中传播时，由于不存在剪切应力，所以仅有纵波的传播，其传播速度c为：气体中的声速为344m/s、液体中声速在900～1900m/s。当液体温度、压强

2、、成份发生变化时，会引起声速的变化。ρ为介质的密度；Ba为绝对压缩系数1.2超声波的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反射定律：入射角α的正弦与反射角α′的正弦之比等于波速之比折射定律：第二节超声波传感器把发射部分和接收部分均称为超声波换能器，也称为超声波探头2.1超声探头的分类（1）按工作原理分类。按照工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等（2）按波型分类。按照在被探工件中产生的波型可分为纵波探头、横波探头和表面波探头（3）按入射声束方向分类。按入射波束方向可分为直探头和斜探头

3、。（4）按晶片数目分类。按照探头中压电晶片的数目可分为单晶探头、双晶探头和多晶片探头2.2超声换能器超声波换能器主要由压电晶片组成，可发射及接收超声波。1．直式换能器组成部分：压电晶片、阻尼块（吸收块）、保护膜2．斜式换能器利用透声楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头称为斜式换能器，简称斜探头。斜式换能器结构图第三节超声波传感器应用1．超声波流量传感器2．超声波物体/物位检测（a）直射型（b）发射接收分离型（c）反射型3．锻件探伤锻件是一种常用的构件，它一般承受很高的载荷，制造成本也较高，因此对锻件的探伤要求是相当严格的。对于探伤工作频率的选择主要考虑两个方面:一、对缺

4、陷的分辨能力二、是探测深度。4．声纳声纳是利用水声传播特性对水中目标进行传感探测的技术设备，用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇和其他水中目标工作方式被动式声纳:主动式声纳:隐蔽性、保密性好，识别目标能力强，侦察距离远可以探测静止无声的目标，并能测出其方位和距离5．超声测风速、风向结构形式利用两对探头，水平方向垂直布置，测定两个互相垂直方向的风速利用三对探头，空间方向互相垂直布置，测定空间的三维风速超声波风速计的优点：（1）可以测量两个或者三个风向（2）高精度（3）测量距离短，但分辨率很高（4）测量风速不受气压和潮湿度的影响超声波风速计的缺点：（1）价格比风杯风速计要高很多（2

5、）操作比较复杂，长时间测量的时候出现的问题很多（3）受温度的影响，因为温度影响波速动脑筋想想●考虑一下，图中所给出超声波物体/物位检测形式，在实际生活中可以用在哪些地方？创新思考（1）现在越来越多的家庭拥有了自己的小汽车，车上配置的倒车防撞雷达多数是基于超声检测原理，请你思考一下是如何实现这一功能的？（画出检测示意图、说明检测原理）。（2）采用超声波传感器设计实现机器人自动避障。（画出检测示意图、说明检测原理）。第11章小结1、超声波的概念2、超声波在介质中传播的波型取决于介质本身的固3、利用超声波传感器可实现对物位、液位、流量、有特性和边界条件速度、浓度、厚度等多种被测

6、量的测量习题1、影响超声波的传播速度的有哪些因素？2、超声换能器中的阻尼块起什么作用？3、超声传感器进行物位检测有哪几种方式？举例说明其应用情况。