超音波传感器

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1、第七章超音波传感器二、相关知识所谓超音波就是“人类耳朵所无法听见的音波”，超音波的性质与可听见音波的性质极为类似，但频率愈高，差别则越大，当频率增到极高频时，很像微波及光波。超音波的传导媒体不限于空气，很多液体及固体也可以做为媒体，且由于频率高、波长短，可做高解析度的计测，因此，使得现今超音波的使用急剧的增加。超音波的应用范围极广，大致可分成以计测、通讯为目的的资讯应用以及利用其能里的动力应用。资讯方面的应用举凡利用超音波的波动以获某种资讯的应用技术皆是，如鱼群探知，测深之类的声纳；金属探伤、厚度、流速之类的工业计测；以及医学的诊断法等。

2、动力的应用系利用超音波的能量形成，检知物体或物质的变化或使物体做某种程度变化的应用技术，如金属类的疲劳试验、细菌破坏、超音波加工、振动切削、超音波洗净等皆是。表7-1所示，即为超音波的动力应用，而表7-2所示即为超音波在资讯中的各种应用。表7-1名称与方法用途1、液体粒子在液中分散乳液制造等2、固体粒子集团在液中的分散印刷油墨、电子照相油墨、电阴体用碳粒子的制造、电子显微镜用的试料调制等3、细胞膜破坏细菌毒素、酵母酵素的抽出4、洗净：在洗净液中破坏、分离污物精密机械与零件、餐具、医疗器具等5、液中微粒子的集合水中微粉炭的凝集6、化学反应促

3、进：接触面的反应生成物之扩散促进油脂的精制7、电镀：防止电极面的过电压状态电镀速度、光滤、耐磨耗性等的改善、针孔防止8、金属氧化膜的破坏除去焊接、酸洗处理9、脱气：液中溶解气体的除去将融解金属脱气防止气孔10、金属凝结时的结晶微粒化铝等11、集尘：气中的微粒子集合烟害防止、资源回收12、干燥：水蒸气的扩散促进食品、粉体干燥13、超音波加工：微细冲击破坏的反应（硬脆材料）锗、矽、水晶、红宝石、钻石、金属等的开孔、世断14、超音波振动切削：车刀冲击破坏的反应用（金属切削）车床、刨床、铣床、钻床、等刀具切削15、超音波熔接：接触面滑动振动发热的

4、压接箔、薄板、细线、塑料等（压伸振动所致的发热）16、金属等的疲劳试验：试料共振造成大音压（大应力）短时间反覆107~109次17、油粘度的寿命试验：cavitation所致的高分子切断制动用油、润滑油18、抽线加工：眼模振动冲击促进变形第七章超音波传感器19、医疗器：微细按摩与发热促进代谢慢性病、外伤后遗症等20、超音波手术：超音波焦点的破坏（远隔破坏）脑内部的非切开手术表7-2超音波的资讯应用名称与方法用途1、声纳：水中脉冲反响取得反射源情报鱼群、鲸、潜水艇探知、测深、海底地层探查2、金属探测：固体中脉冲反响取得反射源情报机械、装置等

5、重要零件与其素材的非破坏检查诊断器：同上癌、脑肿瘤、脑内出血、其他4、金属厚度计：反对面反射板与送信波的干涉（周波数拂掠）高压槽、锅炉、钢瓶、缆铅等厚度的外侧计测5、机械滤波器：经机械性共振体复合系的振动传送电气滤波器的小形化6、迟延线：固体中脉冲传播时间电气脉冲迟延、记忆装置7、水中通信用超音波为载波的通信水中遥测计（鱼网深度等）短距离水中电话8、水位计、液面计等：脉冲反响测距工业计测9、风速计、流速计、血流计等：多普勒效果工业计测、医学诊断10、成分计（气体、液体）：测定混合物音速工业计测、控制用检知器11、室内音响模型实验：以波长之

6、比缩小模形室内音响学的研究实验、音乐厅设计等12、物性的研究手段：干涉计，利用光绕射等精密测定波长，测定超音波吸收衰减从波长精密测定音速、弹性率，从分散研究分子运动、化学反应速度等13、超音波放大：压电半导体中电子流与超音波的相互作用超高周波电气信号放大的可能性超音波的使用，由于电子技术的急速发展及突破，电路的价格及体积的大小均获得良好的改善，因此也扩大了超音波的应用范围。尤其产生超音波的元件，磁变形材料、压电、电变形材料的新发现及开发，将促使更高效率的振动子问世及实用化，超音波的扩大应用是指日可待的。吾人在此际，更须熟悉超音波的各项特性

7、及应用，企求对超单波有更深一层的认识，进而加以实用。（一）超音波的基本特性1、超音波的频率范围：第七章超音波传感器打击乐器、弹奏钢琴，可听到声响，这是由于乐器的振动，经由周围的空气，传送到人耳，振动耳膜，致使听觉神经感受到声响。而音的高低取决于振动数的多少，音的强弱取决于振动振幅的大小。一般人耳可听见的周波数范围为16Hz~20KHz，但此频率范围的界限，将因音的强度或个人听觉的关系有关，所以一般人耳的感音范围大致可绘成如果7-1所示的关系图。既此，超音波的周波数下限当然也不易决定，通常将20KHz以上的音波称为超音波（Ultrasoni

8、cwave）。但是听得到、听不到只是人耳的感觉问题，有时为了配合使用，也将频率降至10KHz，但有时也可能将频率升到1000MHz。1、超音波的种类：超音波的发射方式不同，造成了超音波种类的不