检测超声波传感器

1、检测超声波传感器1 1、声波的分类、声波的分类a).a).次声次声波次声波是频率次声波是频率低于低于16Hz的声的声波，人耳听不波，人耳听不到，但可与人到，但可与人体器官发生共体器官发生共振，振，78Hz的的次声波会引起次声波会引起人的恐慌感，人的恐慌感，动作不协调，动作不协调，甚至导致心脏甚至导致心脏停止跳动。停止跳动。一、超声检测的物理基础一、超声检测的物理基础b).b).可闻声波可闻声波(1620KHz) 美妙的音乐可使人陶醉美妙的音乐可使人陶醉蝙蝠能发出和听见超声波蝙蝠能发出和听见超声波c).c).超声波超声波(高于高于20KHz)蝙蝠依靠超声波捕食蝙蝠依靠超声波捕食 超声波传播过程中

2、，遇到杂质或分界面时，则超声波传播过程中，遇到杂质或分界面时，则能产生明显的能产生明显的现象。现象。2 2、超声波传播特性、超声波传播特性1）满足反射和折射定律。）满足反射和折射定律。2）频率高，波长短，衍射不严重，因而具有良好的定向）频率高，波长短，衍射不严重，因而具有良好的定向传播特性，而且易于聚焦。也由于其频率高，故而超声波传播特性，而且易于聚焦。也由于其频率高，故而超声波的声强通常比一般声波大得多。用聚焦的方法，可以获得的声强通常比一般声波大得多。用聚焦的方法，可以获得声强高达声强高达109W/m2的超声波。的超声波。3）超声波在液体、固体中传播时，衰减很小（在不透明）超声波在液体、固

3、体中传播时，衰减很小（在不透明的固体中，能穿透几十米的厚度。）；在气体中衰减较高。的固体中，能穿透几十米的厚度。）；在气体中衰减较高。1、超声波传感器原理（超声波的发生与接受）、超声波传感器原理（超声波的发生与接受）1).超声波发生超声波发生 超声波发生器，电声装置（电超声波发生器，电声装置（电/磁振荡磁振荡机械振荡）机械振荡）a)压电式超声波发生器压电式超声波发生器 几十几十K几十几十MHz；。b)磁致伸缩超声波发生器磁致伸缩超声波发生器 几十几十KHz左右；耐高温，大功率。左右；耐高温，大功率。 2).超声波接收超声波接收 超声波接收器，声电装置超声波接收器，声电装置二、超声波传感器原理与

4、分类二、超声波传感器原理与分类超声波探头中的压电陶瓷芯片超声波探头中的压电陶瓷芯片 将将数百伏数百伏的电脉冲加到压电晶片上，利用逆压电效应，的电脉冲加到压电晶片上，利用逆压电效应，使晶片发射出持续时间很短的超声振动波。当超声波经使晶片发射出持续时间很短的超声振动波。当超声波经被测物反射回到压电晶片时，利用压电效应，将机械振被测物反射回到压电晶片时，利用压电效应，将机械振动波转换成同频率的交变电荷和电压。动波转换成同频率的交变电荷和电压。空气超声探头空气超声探头 a a） 超声发射器超声发射器 b b）超声接收器）超声接收器 1 1外壳外壳 2 2金属丝网罩金属丝网罩 3 3锥形共振盘锥形共振盘

5、 4 4压电晶片压电晶片 5 5引脚引脚 6 6阻抗匹配器阻抗匹配器 7 7超声波束超声波束 空气超声探头空气超声探头空气超声探头外形空气超声探头外形2、超声波传感器等效电路、超声波传感器等效电路3、超声波传感器类型、超声波传感器类型三、超声波传感器基本应用电路三、超声波传感器基本应用电路1、超声波的发生电路、超声波的发生电路1).自励式电路（自励式电路（作为电声元件，作为作为电声元件，作为LC元件的替代，元件的替代，产生高频振荡，同时产生超声波）产生高频振荡，同时产生超声波）2).他励式电路（对于非他励式电路（对于非，如压电陶瓷作为电声元件，如压电陶瓷作为电声元件，超声波频率须由外接振荡电路

6、确定）超声波频率须由外接振荡电路确定）2、超声波的接收电路、超声波的接收电路1).采用运放的电路采用运放的电路2).采用视频放大器的电路采用视频放大器的电路3).采用比较器的电路采用比较器的电路4).发送发送/接受电路接受电路四、超声波传感器的应用四、超声波传感器的应用 当超声发射器与接收器分别置于被测物两当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。控器、防盗报警器、接近开关等。 超声发射器与接收器置于同侧的属于反射超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型，反射型应用广得多，可用于接近开关、测型

7、，反射型应用广得多，可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以及测厚等。距、测液位或物位、金属探伤以及测厚等。 超声波测厚超声波测厚 双晶直探头中的压电晶片发射超声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，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超声波脉冲所需的时间t，再乘以被测体，再乘以被测体的声速常数的声速常数v，就是超声脉冲在被测件中，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以所经历的来回距离，再除以2，就得到

8、厚，就得到厚度度h： 21vth 手持式超声波测厚仪手持式超声波测厚仪某超声波测厚仪指标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）（参考北京北方大河仪器仪表有限公司资料） 显示方法显示方法 128128* *32 LCD 32 LCD 点阵点阵液晶显示（带背光）液晶显示（带背光） 显示位数：四位显示位数：四位 测量范围：测量范围：0.8200mm 0.8200mm 示值精度：示值精度：0.1mm 0.1mm 声速范围：声速范围：1000 9999m/s 1000 9999m/s 测量周期：测量周期：2 2次次/ /秒秒 自动关机时间：自动关机时间：9090秒秒 电源：二节七号

9、（电源：二节七号（AAAAAA）电池，）电池，可连续工作不少于可连续工作不少于7272小时小时 使用温度：使用温度：-10-10C 40C 40C C 存储温度：存储温度：-20-20C 70C 70C C 外形尺寸：外形尺寸：108x61x25mm 108x61x25mm 重量：重量：230g 230g （含电池）（含电池）混凝土测厚混凝土测厚木材测厚木材测厚超声波测量液位和物位原理超声波测量液位和物位原理 在液罐上方安装空气传导在液罐上方安装空气传导型超声发射器和接收器，型超声发射器和接收器，根据超声波的往返时间，根据超声波的往返时间，就可测得液体的液面。就可测得液体的液面。 超声探伤原理超声探伤原理 设：显示器的设：显示器的x轴轴为为10 s/ div (格格)，现测得现测得B波与波与T波波的距离为的距离为6格，格，F波与波与T波的距离为波的距离为2格。可知：格。可知： 1）t 及及tF ； 2）钢板的厚度）钢