参量传感器之电容式超声波精品.pptVIP

二、空气中传播的超声波传感器及其基本电路 1.遥控用超声波传感器 超声波遥控电路采用专用的在空气中传播的超声发射器（用符号T表示）与接收器(用符号R表示)成对配套使用。它所发射的超声波采用固定的中心频率，谐振频率f0一般为40kHz。这种传感器有一种单峰特性，即在中心频率f0处灵敏度最高，输出信号幅度最大，接收器的接收灵敏度最高， 而在中心频率两侧则迅速衰减。 由于超声波接收器具有很好的选频特性， 因此在组成电路系统时，不必另设选频网络。由于发射器需要发射出强度较高的超声波信号，所以它的灵敏度大于100 dB。接收器应能良好地接收超声波信号，因此它的灵敏度大于－60 dB。 2.超声波发射电路P55 图是由数字集成电路构成的超声波振荡电路，振荡器产生的高频电压通过耦合电容CP供给超声波振子MA40S2S。CC4049的H1和H2产生与超声波频率相对应的高频电压信号， H3～H6进行功率放大，再经过耦合电容CP传给超声波振子MA40S2S。 数字式超声波振荡电路 采用脉冲变压器的超声波振荡电路 图是采用脉冲变压器的超声波振荡电路实例。电路中用NPN晶体管V放大频率可调振荡器OSC的输出信号，放大的信号经脉冲变压器T升压为较高的交流电压供给超声波传感器MA40S2S。 超声波传感器MA40S2S产生40 kHz能量的超声波。 3.超声波接收电路 由于超声波传感器接收到的信号极其微弱，因此，一般要接几十dB以上的高增益放大器。一般用于检测反射波，它远离超声波发生源，能量衰减较大，只能接收到几mV左右的微弱信号。因此，实际应用时要加多级放大器。  如图所示，采用NPN晶体管V进行放大构成超声波接收电路，超声波传感器采用MA40S2R。 晶体管超声波接收电路 集成运放超声波接收电路 采用运放的超声波接收电路，电路增益较高。电路输出为高频电压， 实际上后面还要接检波电路、放大电路以及开关电路等。 三、超声波传感器的应用 1.高压密闭容器的液位测量 2.超声波探伤 透射测试法：当材料内有缺陷时， 材料内的不连续性成为超声波传输的障碍， 超声波通过这种障碍时只能透射一部分声能。 只要有百分之几那样的细裂纹， 在无损检测中即可构成超声波不能透过的阻挡层。P255 缺陷透射检测法原理图 脉冲回波探伤原理图 脉冲发生器通过探头将超声波脉冲向试件发射， 如果有缺陷， 其回波会在示波管上显示， 根据示波器上的读数所获得的脉冲间隔时间即可测得缺陷的深度。 探伤用超声波传感器的结构图 （a） 直探头；（b） 斜探头；（c） 双探头 3.超声波防撞 由此可见，要想测得距离H，只要测得超声波的传播时间t即可。 超声波汽车倒车防撞电路 P277 4.超声波成像探测 P256 A式显示： 它的显示幅度和时间关系， 显示屏上的二维分别代表信号的幅度和深度(时间)，如图所示。 它的横坐标可用来确定产生回波的界面所处的深度。 A式显示 B式显示： 将接收到的回波幅度信号加到示波管的Z极上进行调辉， 当示波管上的时基线与超声脉冲发射方向相一致时， 则换能器位置逐渐改变， 时基线也相应改变， B式显示形成一幅二维图像。 B式显示 * 电容式传感器应用的拓展 为了拓展学生的思路介绍两个例子： 1．电缆芯偏心测量 电缆芯导体与两对电极构成了两对差动式电容传感器，经两组测量电路输出，确定电缆芯位置。 2．密封仓料位的指示 仓内悬挂金属探头对大地的分布电容进行检测，料位不同，则改变介电常数，其分布电容也改变。 家用电器压力检测示意图 2．加速度测量 电容传感器加速度测量动画演示 电容式加速度传感器 1－绝缘体 2－固体电极 3－质量块（动电极） 4－弹簧片 硅微加工加速度传感器原理 1－加速度测试单元 2－信号处理电路 3－衬底 4－底层多晶硅（下 电极） 5－多晶硅悬臂梁 6－顶层多晶硅（上 电极） 硅微加工电容加速度传感器 微加工三轴加速度传感器 技术指标： 灵敏度：500mV/g 量程：10g 频率范围：0.5-2000Hz 安装谐振点:8kHz 分辨力：0.00004g 重量：200g 安装螺纹：M5 mm 线性误差：≤1% 加速度传感器在汽车中的应用 装有传感器的假人 气囊 汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气 。 利用加速度传感器实现延时起爆的钻地炸弹 传感器安装位置 3．转速