《传感器与检测技术》课件-7.1-2超声波换能器及耦合技术

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超声波换能器及耦合技术01以固体为传导介质的探头0203以空气为传导介质的超声波发射器和接受器

目录耦合剂

超声波换能器又称超声波探头。超声波换能器根据其工作原理不同，分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，在检测技术中主要采用压电式。

换能器由于其结构的不同，可分为直探头、斜探头、双探头、表面探头、聚焦探头、水浸探头、空气传导探头以及其它专用探头等。一

、以固体为传导介质的探头

以固体为传导介质的单晶直探头（俗称直探头）的结构如右图所示。

保护膜用于防止压电晶片的磨损和改善耦合条件；阻尼吸收块用于吸收压电晶片背面的超声脉冲能量，防止杂乱反射波的产生。

双晶直探头的结构如图b所示，它是由两个单晶直探头组成，装配在同一壳体内。两个探头之间用一块吸声性强，绝缘性能好的薄片加以隔离，并在压电晶片下方增设延迟块，使超声波的发射和接受互不干扰。

在双探头中，一只压电晶片发射超声脉冲，另一只接收超声脉冲。双探头的结构虽然复杂一些，但信号发射和接收电路却较为简单。一

、以固体为传导介质的探头

双晶直探头一

、以固体为传导介质的探头

为了使超声波能倾斜入射到被测介质中，可选用斜探头。压电晶片粘贴在与底面成一定角度（如30°、45°等）的有机玻璃斜楔块上。

压电片上方用吸声性强的阻尼吸收块覆盖，当斜楔块与不同材料的被测介质接触时，超声波产生一定角度的折射，倾斜入射到试件中去，折射角可通过计算求得。一

、以固体为传导介质的探头

一

、以固体为传导介质的探头

二

、耦合剂

探头一般不能直接将其放在试件表面（特别是粗糙金属表面）来回移动，以防探头磨损。超声探头与被测物体接触时，由于工件表面不平，与被测物体表面必然存在一层空气薄层。

由于空气的密度很小，将引起三种介质两个界面间强烈的杂乱反射波，造成严重的测量干扰。因此必须将接触面之间的空气排挤掉，使超声波能够顺利的入射到被测介质中。

以空气为传导介质的超声波发射器和接受器一般是分开设置的，两者的结构也略有不同。如图为以空气为传导介质的超声波发射器和接收器的结构简图。

发射器上的压电片上粘贴了一只锥形共振盘，以便提高发射效率和增强方向性。而接收器则在共振盘上还增加了一只阻抗匹配器，以提高接受效率。空气传导型超声波发射器和接收器三、以空气为传导介质的

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