第三章 新型传感器原理及应用课件.ppt

2、功率放大与发射电路 功率放大电路由LM1812集成电路⑧脚与⑥脚内的部分电路及驱动管VT2等组成。用于将振荡电路产生的信号进行功率放大以满足发射电路的幅度要求。 加到LM1812⑧脚的振荡信号经过其内部有关电路处理后从⑥脚输出，经由两只电阻（R13和R14）和一只电容C10组成的“T”字形滤波电路滤波后加到VT2功率放大管基极。经VT2进行功率放大后，加到L1线圈抽头处。 3、接收传感器 接收传感器采用与发射传感器MA40EIS相配套的MA40EIR，其接收、放大用的谐振回路与发射回路一样，谐振在40kHz频率上。 4、单稳态及声光报警电路 声光报警电路受IC2（NE555）时基集成电路和、等组成的单稳态电路的控制，单稳态电路输出的脉冲宽度为： 因此，电子蜂鸣器发出的是断续的报警声。同时，发光二极管LED发出可见的闪烁光，进行同步闪烁。 叠放高度测量 超声波传感器应用举例（续） 超声波传感器应用举例（续） 物件放置错误检测 超声波传感器应用举例（续） 透明塑料张力控制 机械手定位 超声波传感器应用举例（续） 纸卷直径检测 超声波传感器应用举例（续） 平整度测量 超声波传感器应用举例（续） 第八节 超声波传感器 超声波传感器是根据超声波的特性实现自动检测的，它的输出量为电参量。超声波是一种频率在20Hz以上的机械波，具有波长短、频率高、方向性好、能量集中、穿透本领大、遇到杂质或分界面产生显著的反射等优点。 一、 超声波及特性 振动在弹性介质内的传播称为波动, 简称波。声波是一种机械波，是机械振动在介质中的传播过程。频率在16～2×104Hz之间，能为人耳所闻的机械波，称为可闻声波；低于16Hz的机械波，称为次声波；高于2×104Hz的机械波，称为超声波。如图所示。 超声波具有以下几种基本性质。 1．传播速度 超声波与其他声波一样，可以在气体、液体及固体中传播，并有各自的传播速度。 超声波的波速ν、波长λ、频率f之间有下列关系： ν = f×λ 介质 纵波速度 ×105cm/sec 密度 ρg/cm3 声音阻抗 ρc×105 铝 6.22 2.65 1.70 钢 5.81 7.8 4.76 镍 5.6 8.9 4.98 镁 4.33 1.74 0.926 铜 4.62 8.93 4.11 黄铜 4.43 8.5 3.61 铅 2.13 11.4 2.73 水银 1.46 13.6 1.93 玻璃 4.9~5.9 2.5~5.9 1.81 聚乙烯 2.67 1.1 0.924 电木 2.59 1.4 0.363 水 1.43 1.00 0.143 变压器油 1.39 0.92 0.128 空气 0.331 0.0012 0.000042 超声波在各种介质中的速度表 ◆由上所述可知，纵波的音速在常温空气中约3.4×104 cm/s，在水中为1.4×105cm/s，铝中为 6.22×105cm/s，如果发射一个超声波的频率为40KHz，则可利用C = f×λ求出，超声波在空气中，水中及铝中的波长λ为： ●空气中： ●水中： ●铝中： 一方面，声速与介质有关。另一方面还与介质所处的温度有关。对于空气来说，影响声速的主要因素是温度，其关系式为 声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向的不同，声波的波型也不同。通常有： ① 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； ② 横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，只能在固体介质中； ③ 表面波——质点的振动介于横波与纵波之间， 沿着表面传播的波。 横波只能在固体中传播，纵波能在固体、液体和气体中传播, 表面波随深度增加衰减很快。  为了测量各种状态下的物理量, 应多采用纵波。  振动方向和波的传播方向一致。能在固体、液体和气体中传播。 振动方向和波的传播方向垂直。只能在固体中传播。 表面波 质点的振动介于横波与纵波之间，沿着表面传播的波。表面波随深度增加衰减很快。表面波振动轨迹是椭圆型，在固体表面传播。 2. 反射与折射现象 当声波从一种介质传播到另一种介质时，由于两种介质的密度不同，所以声波在这两种介质中的传播速度也不同，且在分界面上声波会发生反射和折射现象。这种反射或穿透的强度，由这两个交界介质的特性阻抗Z 决定。 所谓特性阻抗即为介质的密度（ρ）与音速（c）的乘积。假设现在将超声波垂直地射入固有特性阻抗不同的交界面时，如图所示，则音波的反射率γ可用下式表示： 超声波射入交界面除了部分反射外，其余的全部穿透过去，而超声波的穿透率T可以用下式表示： ◆