第七章现代传感器原理及应用[张志勇,王雪文,翟春雪等][电子课件].ppt

* 空气传导型超声发生、接收器结构示意图 1—外壳， 2—金属丝网罩， 3—锥形共振盘 4—压电晶体片，5—引脚， 6—阻抗匹配器 7—超声波束 便携式超声波探鱼器 * 超声波清洗器 超声换能器 气泡 波浪 清洗物 2. 新型声波传感器： 微波体声波谐振器、高频率和更低频率的声波传感器等等。 3. 声波传感器的发展方向主要包括： 小型化、集成化、自动化以及阵列传感器； 进一步提高其灵敏度、稳定性，并不断拓展适用的环境条件；拓展声学传感器应用的新领域； 与其他的传感器集成和融合，形成多功能传感器； 从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力的智能化传感器。 　　习题与思考题： 7-1 什么是声波及其特点？ 7-2 何谓SAW H和APM?如何产生和接收？有哪些相应的传感器？ 7-3 什么是SAW传感器？它有什么用途？ 7-4 何谓超声波及其特性？次声波及其特点？ 7-5 什么是超声波传感器？它有哪些类型? 7-6 什么是压电式超声波传感器？它由哪几部分组成? 7-7 什么是磁致伸缩效应？磁致伸缩式超声波传感器是怎样构成的？ 7-8 超声波传感器有哪些常用电路？ 7-9 选用超声波传感器时应注意什么？ 7-10超声波传感器有哪些应用实例？ 7-11微波传感器由哪几部分组成？ 7-12微波传感器是怎样进行检测的？它有哪几种类型？ 7-13微波传感器有什么特点？ 7-14微波传感器有哪些应用实例？ 7-15什么是听觉传感器？它是怎样实现语音识别的？ 其中压电晶体的一个极面与膜片相连接。当声压作用在膜片上使其振动时，膜片带动压电晶体产生机械振动，使得压电晶体产生随声压大小变化而变化的电压(详见3.2节), 从而完成声—电的转换。 采用调幅原理测量电容量的变化；电容电桥调幅电路如图： 输出端电压U0 式中U1—高频信号源电压; C0—电容传声器的静态电容量; ΔC—由声压信号作用引起C0的变化量。 二、 动圈式次声传感器 结构图： 原理：次声波的频率高，PET膜的振动频率就高，膜所带线圈产生感应电动势和感应电流变化的频率也就越高；次声强度越大，振膜的振动幅度就越大，感应电动势和感应电流的幅度也越大。线圈中的感应电信号经过电路处理后，用示波器即可直接测量输出电压。 三、光纤次声传感器 7.6.3 次声波传感器的应用 一、管道泄漏定位 声波定位原理图 设管道两端安置次声波传感器A、B，泄漏处的次声波传播速度为v，泄漏点到管道上端传感器A的距离为X，上下端次声波传感器间的距离为L，从泄漏开始计时，A、B两端捕捉到次声波时间分别为t1、t2，则有： 　　 则管道泄漏点的位置: 二、检测器官活动 人和其他生物不仅能够对次声波产生某些反应； 他们的某些器官也会发出微弱的次声波。 因此，可利用测定这些次声波的特性来了解人体或其他生物相应器官的活动情况。 　三、 预测自然灾害性事件 地震、火山爆发、雷暴、风暴、陨石落地、大气湍流等等自然灾害，在发生前可能会辐射出次声波，可利用这个前兆来预测和预报这些灾害的发生。 海底地震所引发的海啸在推进过程中会向空中和水体同时发射低频次声波信号，利用次声波在海水中的传播速度快于在空气中的传播速度的特性，可提前测量到海啸的信息。 §7.7 微波声波延迟线及其应用 7.7.1 微波声波 7.7.2 微波声波延迟线 7.7.3 微波声波延迟线的应用 一、雷达测试 二、相位鉴频器 三、飞行目标模拟 四、电子干扰 7.7.1 微波声波 ------是指频率高于109Hz、波长为微米量级的声波，其声速只有电磁波速的十万分之一。 用高次谐波法可得1GHz的体声波，即微波频段。 最常用的微波声波的产生和检测方法是：压电的电磁激励： 1. 在压电单晶薄片上施加交变电磁场，激发沿厚度方向的基频或谐频共振，以得高频体声波。 2. 把压电单晶的一端面置于强微波电磁场或谐振腔中，用非谐振的压电表面激发得到高频体声波。 7.7.2 微波声波延迟线 基本的微波体声波延迟线主要由传播声波的晶体棒（作为声延迟介质）、电（声）转换薄膜换能器、匹配网络（或滤波器）三部分组成。 当微波信号通过匹配网络耦合到输入换能器，被转换成微声信号以声速度在声介质中传播而获得延迟，输出换能器把声信号转换成电信号，再通过输出匹配网络输出被延迟的电信号。 --------可分为单端反射式和双