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文档简介

一

超声波及其特性波动（简称波）：振动在弹性介质内的传播声波：其频率在16~2×104Hz之间，能为人耳所闻的机械波次声波：低于16Hz的机械波超声波：高于2×104Hz的机械波微波：频率在3×108~3×1011Hz之间的波第7章超声波传感器1图7-1声波的频率界限21波型与速度①纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它能够在固体、液体和气体中传播。

②横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，它只能在固体中传播。

③表面波：沿着表面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波，质点振动轨迹是椭圆形，长轴垂直于传播方向，短轴平行于传播方向。表面波只在固体的表面传播。3

图7-2超声波的反射和折射

2.反射与折射

（7-1）4

声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减。其声压和声强的衰减规律满足以下函数关系：式中:

、

——声波在距声源x处的声压和声强；

、

——声波在声源处的声压和声强；

——声波与声源间的距离；

——衰减系数。

3.声波的衰减（7-2）（7-3）5二、超声波传感器

压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声波。当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波最强。1.压电式超声波传感器

超声波穿透性较强，具有一定的方向性，传输过程中衰减较小，反射能力较强，因此得到了广泛应用。6

图7-3压电式超声波传感器结构

压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。当超声波作用到压电晶片上时引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路，最后记录或显示出来。

7（1）发送电路电路中的G1、G2、R1、R2、RP1和C2构成高频振荡器，振荡器振荡频率为图7-4集成门电路超声波发送电路

3.超声波的发送与接收8（1）发送电路图7-5脉冲变压器超声波发送电路9图中NE555构成多谐振荡器电路，该电路结构简单，稳定性好。其振荡频率近似为图7-6NE555超声波发送电路

10（2）接收电路图7-7晶体管的超声波接收电路

图7-8运算放大器超声波接收电路

111.超声波探伤三超声波传感器应用122.超声波测流量图7-9超声波测量流量

13当A为发射探头，B为接收探头，此时为顺流传播，超声波传播速度为c+vcosθ,于是其传播时间t1为（7-4）

当B为发射探头，A为接收探头，此时为逆流传播，超声波传播速度为c-vcosθ,于是其传播时间t2为

则时间差为(7-6)（7-5）14则流体的平均速度为可见，流体速度正比于时间差，也就是流体的流量正比于时间差。因此测出时间差，就测出了流量。（7-7）153.超声波测量液位（1）定点式液位测量

16（2）连续式液位测量

图7-10所示为连续式液位测量(脉冲回波式测量液位)的工作原理图。根据传声方式和使用探头数量的不同，可以分为单探头液介式

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