传感器及检测技术（第四版）课件 23.超声波传感器组成及原理

……………超声波传感器组成及原理传感器技术与应用武汉职业技术学院

熊晓倩课程内容CONTENTS超声波传感器的原理及组成01超声波传感器的主要性能指标02声波

人们可以听到的声音频率为20Hz～20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的20Hz以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称为超声波，一般我们说话的频率范围为100Hz～8kHz，常用的超声波频率范围为几十千赫兹到几十兆赫兹。声波频率分布图一、超声波传感器的原理及组成超声波

超声波与普通声波一样，也具有反射、折射、衍射、散射等特点，但是超声波的波长较短，有的是几厘米，最低可至千分之几毫米。波长越短，声波的衍射特性就越差，可以在介质中稳定地进行直线传播，因此波长较短的超声波具有很强的直线传播能力。

超声波最显著的特性是方向性好，且在液体、固体中衰减很小，穿透本领大，碰到介质分界面会产生明显的反射和折射，利用超声波的这种性质就可以制成超声波传感器。一、超声波传感器的原理及组成超声波传感器

想要用超声波完成检测工作，必须要有一个既可以发出超声波又可以接收超声波的装置，能实现这样功能的装置我们称为超声波传感器，也叫作超声波换能器或者超声探头。

按工作原理分类，超声波传感器分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等形式。其中，压电式换能器最为常见，材料主要是压电晶体和压电陶瓷。一、超声波传感器的原理及组成压电式超声波发生器

压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它也可以将接收到的超声波转变成电能，所以它可以分成发生器和接收器。

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。一、超声波传感器的原理及组成压电式超声波发生器

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会引起晶片的伸缩，并在晶片两个表面上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。一、超声波传感器的原理及组成磁致伸缩式超声波传感器

利用铁磁材料在交变的磁场中沿着磁场方向产生伸缩的现象制作而成的。磁致伸缩效应的强弱因铁磁材料的不同而不同。常见的铁磁材料有镍铁铝合金、铁钴钒合金等。一、超声波传感器的原理及组成磁致伸缩式超声波传感器

把铁磁材料置于交变磁场中，使它产生机械尺寸的交替变化即机械振动，从而产生出超声波。一、超声波传感器的原理及组成磁致伸缩式超声波传感器

磁致伸缩式超声波接收器的原理是：当超声波作用在磁致伸缩材料上时，引起材料伸缩，从而导致它的内部磁场(即导磁特性)发生改变。一、超声波传感器的原理及组成超声波交变电流磁致伸缩材料线圈超声波一、超声波传感器的原理及组成压电式超声波发生器的结构

典型的压电式超声波传感器结构主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜等组成。

压电晶片多为圆板形，超声波频率与其厚度成反比。压电晶片的两面镀有银层，作为导电的极板，底面接地，上面接至引出线。

压电式超声波接收器的结构和超声波发生器基本相同，也用同一个传感器兼作发生器和接收器两种用途。二、超声波传感器的主要性能指标超声波传感器的主要性能指标