超声波传感器和接近开关.ppt

超声波传感器 接近开关 东华大学 机械工程学院 周虎 超声波及其物理性质 声波的频率界限图 　超声波的波型 纵波-——质点振动方向与波的传播方向一致的 波，称为纵波。它能在固体、液体和气体中传播； 横波——质点振动方向垂直于传播方向的波，称为横波。它只能在固体中传播； 表面波——质点的振动介于纵波与横波之间，沿着表面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波，称为表面波。表面波质点振动的轨迹是椭圆形（其长轴垂直于传播方向，短轴平行于传播方向）。表面波只能沿着固体的表面传播。 超声波的传播速度 纵波、横波及表面波的传播速度，取决于介质的弹性常数及介质密度。气体和液体中只能传播纵波，其中气体中的声速为344m/s，液体中声速在900～1900m/s。　　　 超声波的反射和折射 超声波的吸收与衰减 声衰减定义： 是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率×深度 频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射 超声波传感器的工作原理 压电式超声波传感器 磁致伸缩式超声波传感器 压电式超声波传感器 压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。 压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声波。当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波最强。 压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。当超声波作用到压电晶片上时引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路，最后记录或显示出来。 磁致伸缩式超声波传感器 磁致伸缩式超声波传感器是利用铁磁材料的磁致伸缩效应原理来工作的。 磁致伸缩式超声波发生器是把铁磁材料置于交变磁场中，使它产生机械尺寸的交替变化即机械振动，从而产生出超声波。 磁致伸缩式超声波接收器的原理是：当超声波作用在磁致伸缩材料上时，引起材料伸缩，从而导致它的内部磁场（即导磁特性）发生改变。根据电磁感应，磁致伸缩材料上所绕的线圈里便获得感应电动势。此电势送到测量电路，最后记录或显示出来。 超声波 超声波的分辨力与穿透力 频率高，分辨好，穿透差 频率低，分辨低，穿透强 对应的临床应用： 检测浅表器官，采用高频探头 检测深部脏器，采用低频探头 超声波传感器的应用 超声波测厚 超声波测物位 超声波测流量 超声波探伤 超声波传感器应用举例 超声波传感器应用举例（续） 超声波传感器应用举例（续） 超声波测厚 双晶直探头中的压电晶片发射超声振动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被反射回来，并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以被测体的声速常数c，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以2，就得到厚度? ： 超声波传感器应用举例（续） 手持式超声波测厚仪 某超声波测厚仪指标 （参考北京北方大河仪器仪表有限公司资料） 显示方法∶128*32 LCD 点阵液晶显示（带背光） 显示位数：四位 测量范围：0.8~200mm 示值精度：0.1mm 声速范围：1000 ~ 9999m/s 测量周期：2次/秒 自动关机时间：90秒 电源：二节七号（AAA）电池，可连续工作不少于72小时 使用温度：-10°C ~ 40°C 存储温度：-20°C ~ 70°C 外形尺寸：108x61x25mm 重量：230g （含电池） 超声波测厚 石料测厚 超声波手持式测厚 混凝土测厚 双晶超声波测厚探头 双晶超声波测厚探头（续） 超声波测物位 超声波测量液位和物位原理 在液罐上方安装空气传导型超声发射器和接收器，根据超声波的往返时间，就可测得液体的液面。 超声波测距 空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时，被反射回来，并被另一只空气超声探头所接收。测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以空气的声速（340m/s），就是超声脉冲在被测距离所经历的路程，除以2就得到距离。 超声波传感器应用举例（续） 超声波测流量 超声波测量流体流量是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。 时差法测流量 相位差法测流量 频率差法测流量 超声波流量计 频率差法测量流量原理： F1、F2 是完全相同的超声探头，安装在管壁外面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发