检测技术与仪表第九章 超声波传感器ppt课件.ppt

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1、五、超声波传感器波是一种运动形态，而不是一种质粒存在，是某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动（称为振动）。波波与振动的区别从产生条件看：振动是波动的成因，波动是振动在介质中的传播，有波动必有振动，但是有振动未必有波动，所以产生机械波的条件是：①振动；②介质。从运动现象看：振动是单个质点在平衡位置的往复运动；波动是介质中大量质点依次振动而形成的从运动性质看：振动是非匀速周期性运动；而波的传播是匀速运动机械波机械振动在介质中的传播称为机械波物体或质点在其平衡位置附近所作的往复运动。机械振动声的发生是由于发声体的机械振动，引起周围弹性介质中

2、质点的振动由近及远的传播，这就是声波。声波是一种机械波。1、声波声波在真空中能传播吗？2、声波的分类（1）次声波（2）可闻声波（3）超声波次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到，但可与人体器官发生共振，7-8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。许多自然灾害如地震、火山爆发、龙卷风等在发生前都会发出次声波．次声波次声波对人体能够造成危害，引起头痛、呕吐、呼吸困难等症状。一些动物能够听到次声波。如：鸟类能够避开龙卷风次声波美妙的音乐可使人陶醉。可闻声波蝙蝠能发出和听见超声波。超声波频率高于20kHz的机械振动波称为超声

3、波蝙蝠依靠超声波捕食超声波雾化器超声波加湿器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。3、超声波的传播方式纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它能在固体、液体和气体介质中传播；横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，它只能在固体介质中传播；表面波：质点的振动介于横波与纵波之间，沿着介质表面传播，其振幅随深度增加而迅速衰减的波，表面波只在固体的表面传播。人的声音是什么波？表面波水的波纹是什么波？4超声波的声速、波长与指向性（1）声速固体的横波声速约为纵波声速的一半，表面波的声速约为横波声速的90%，故称表面波为慢波；温度越高，声速

4、越慢；超声波在不同材料中的传播速度不同。声速与频率的关系不大（2）波长超声波的波长与频率的关系式为：蝙蝠如何回声定位？（3）指向性超声波以一定角度向外扩散；在中心轴上，超声波最强；随着扩散角的增大，超声波衰减；指向角、超声源的直径和波长的关系非扩散区：不是从声源开始扩散，有一个非扩散区例：将一束频率为5MHZ的超声波（纵波）射入钢板，（1）超声波的波长是多少？（2）如果超声源的直径D=20mm，指向角为多少？5、倾斜入射时的反射与折射折射波（1）如果，入射角足够大时，将导致折射角，则折射声波只能在介质分界面传播，此时的折射波形为表面波。（2）临界

5、角当时，对应的称为临界角（3）全反射大于临界角，称为全反射。6垂直入射时的反射与透射（1）当介质1和介质2的声阻抗相等或十分接近时，不产生反射波；（2）当介质1的密度小于介质2的密度时，反射率和透射率均较大；（3）当介质1的密度大于介质2的密度时，反射率较大，透射率较小。7超声波的耦合技术超声波探头不能直接将其放在被测介质表面来回移动，原因：（1）被测介质表面不平整，接触面存在空气层（2）空气将对超声波造成很大的衰减因此，采用耦合剂使超声波顺利入射到被测介质中。8、超声波传感器应用超声波流量计超声波液位计A型超声探伤反射波形裂纹超声波探伤超声波探

6、伤是目前应用十分广泛的无损探伤手段。它既可检测材料表面的缺陷，又可检测内部几米深的缺陷，这是x光探伤所达不到的深度。起始波缺陷反射波底波工件缺陷A型超声波探伤横坐标：时间轴，纵坐标：反射波的强度T：初始脉冲B：底脉冲F：缺陷脉冲（1）缺陷面积越大，缺陷脉冲的幅度越高，B脉冲的幅度就低；（2）水平亮线与工件的厚度成正比，缺陷脉冲在荧光屏上的位置可确定缺陷在工件中的深度.例：显示器的X轴为10us/div（格），现测得B波与T波的距离为10格，F波与T波的距离为3.5格，求：1）及；2）钢板的厚度及缺陷与表面的距离.1）2）查表得钢轨探伤车滑板式探头

7、钢轨探伤车铁路钢轨探测用的滚轴式探头（也称做轮式探头）超声探伤仪探头回波脉冲形状和频谱包络超声波塑料焊接机压电陶瓷或磁致伸缩材料在高电压窄脉冲作用下，可得到较大功率的超声波，可以被聚焦，能用于集成电路及塑料的焊接。超声波焊接超声波金丝焊接机超声波用于高效清洗当弱的声波信号作用于液体中时，会对液体产生一定的负压，即液体体积增加，液体中分子空隙加大，形成许多微小的气泡；而当强的声波信号作用于液体时，则会对液体产生一定的正压，即液体体积被压缩减小，液体中形成的微小气泡被压碎。经研究证明：超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，

8、相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压的压力，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是利用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清