超声波传感器.ppt

频率高达40kHz，因此运算放大器必须是高速型的。而对于精度和失真度的要求却比较宽容，所以只需要通用型的TL080系列和LF356、LF357、MC34080系列即可。如果增益不足，可以不由U1A直接输出，而是再增加一级放大器；而且这时每一级放大器的增益也可以降低到100以下。 名称 图中代号 型号 备注 运算放大器 U1A MC34082 FET输入，两只装 超声波传感器 MA40A3R 谐振频率40kHz 电阻 R1~R2 5%，1/4W 碳膜电阻器 电容 C1 10%，50V 陶瓷电容器 使用比较器的接收电路 图为使用比较器集成电路LM933的接收电路，元件清单如表所示。 使用比较器集成电路的放大电路 名称 图中代号 型号 备注 比较器 U1 LM393 超声波传感器 MA40A3R 谐振频率40kHz 电阻 R1~R3 5%，1/4W 碳膜电阻器 比较器和运算放大器一样不进行相位补偿，因此也可以像运算放大器那样高速运行。 但是，如果将它作为放大器使用，就容易产生自激振荡，因此这里还仅仅把它作为比较器使用，为此，其输出就只取+5V或者-5V两个值。由于其本身属于数字输出，因此使用起来反倒很容易。另外为了避免噪声，可以通过正反馈的方式给它一个很小的、约±1mV的滞后电压。 四、超声波传感器的应用 1、超声波测厚 脉冲回波法： 续：超声波测厚 主控制器 脉冲发送电路 接收电路 探头 标准振荡电路 计数电路 2、液位测量 通过测量发射和接收信号之间的时间差测距离。 液位计 3、超声波探伤 穿透法探伤： 穿透法探伤是根据超声波穿透工件后能量的变化情况来判断工件内部质量。 反射法探伤： 反射法探伤是根据超声波在工件中反射情况的不同来探测工件内部是否有缺陷。它又分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法两种。 （1）穿透法探伤 优点：指示简单，适用于自动探伤；可避免盲区，适宜探测薄板。 缺点：探测灵敏度较低，不能发现小缺陷；根据能量的变化可判断有无缺陷，但不能定位；对两探头的相对位置要求较高。 穿透法探伤原理 * 超声波传感器 张凯 学习内容 一、超声波的概述 二、超声波传感器的工作原理 三、超声波传感器的测量电路 四、超声波传感器的应用 1、超声波及其基本特性 波（动）：振动在弹性介质内的传播称为波动。 频率：次声波、声波、超声波、微波 次声波：低于16 Hz的机械波； 声波：其频率在16~2×104 Hz之间，能为人耳所闻的机械波； 超声波：高于2×104 Hz的机械波； 微波：频率在3×108~3×1011 Hz之间的波； 一、超声波的概述 声波的分类1.次声波 　 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。 2.可闻声波 　 美妙的音乐可使人陶醉。 3.超声波 　 蝙蝠能发出和听见超声波。 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。 　超声波雾化器 　超声波加湿器 2、超声波的波型及其转换和波速 纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致。（固、液、气） 横波：质点的振动方向垂直于波的传播方向。（固） 表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿着表面传播，振幅随深度增加而迅速衰减。（固体表面） L ? ?1 界面 介质1 介质2 ?2 L1 L2 S1 S2 L—入射纵波； L1 —反射纵波； L2 —折射纵波 S1 —反射横波； S2—折射横波。 纵波 横波 表面波 超声波的传播速度 取决于介质的弹性常数及介质的密度，与自身频率无关。 在固体介质中，纵波、横波、表面波三者的声速分别为 E — 杨氏模量； ? — 泊松比； G —剪切弹性模量。 3、超声波的反射和折射 当波速一致时 入射波 ? ?′ 界面 介质1 介质2 反射波 折射波 （2）折射定律 c1—入射声波速； c2—折射声波速 （1）反射定律 4、声波的衰减 超声波在一种介质中传播时，随着距离的增加，能量逐渐衰减。其声压和声强的衰减规律为 P0、I0— 声波在x=0处的声压和声强； P、I — 声波在x处的声压和声强； ? — 衰减系数。 应用：工件的厚度、球墨铸铁的球化程度、泥浆 的浓度等。 二、超声波传感器的原理 定义： 能够完成产生超声波和接收超声波功能的装置就是超声波传感器，也称为超声波换能器or超声波探头。 应用范围：超声波传播时间传感器、目标探测、流量测量、液位测量、超声清洗、超声医疗等。 特点：精度高，被测物体不受影响。 超声波传感器由发送