檢測(cè)超聲波傳感器

1、檢測(cè)超聲波傳感器1 1、聲波的分類、聲波的分類a).a).次聲次聲波次聲波是頻率次聲波是頻率低于低于16Hz的聲的聲波，人耳聽不波，人耳聽不到，但可與人到，但可與人體器官發(fā)生共體器官發(fā)生共振，振，78Hz的的次聲波會(huì)引起次聲波會(huì)引起人的恐慌感，人的恐慌感，動(dòng)作不協(xié)調(diào)，動(dòng)作不協(xié)調(diào)，甚至導(dǎo)致心臟甚至導(dǎo)致心臟停止跳動(dòng)。停止跳動(dòng)。一、超聲檢測(cè)的物理基礎(chǔ)一、超聲檢測(cè)的物理基礎(chǔ)b).b).可聞聲波可聞聲波(1620KHz) 美妙的音樂可使人陶醉美妙的音樂可使人陶醉蝙蝠能發(fā)出和聽見超聲波蝙蝠能發(fā)出和聽見超聲波c).c).超聲波超聲波(高于高于20KHz)蝙蝠依靠超聲波捕食蝙蝠依靠超聲波捕食 超聲波傳播過程中

2、，遇到雜質(zhì)或分界面時(shí)，則超聲波傳播過程中，遇到雜質(zhì)或分界面時(shí)，則能產(chǎn)生明顯的能產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象。現(xiàn)象。2 2、超聲波傳播特性、超聲波傳播特性1）滿足反射和折射定律。）滿足反射和折射定律。2）頻率高，波長(zhǎng)短，衍射不嚴(yán)重，因而具有良好的定向）頻率高，波長(zhǎng)短，衍射不嚴(yán)重，因而具有良好的定向傳播特性，而且易于聚焦。也由于其頻率高，故而超聲波傳播特性，而且易于聚焦。也由于其頻率高，故而超聲波的聲強(qiáng)通常比一般聲波大得多。用聚焦的方法，可以獲得的聲強(qiáng)通常比一般聲波大得多。用聚焦的方法，可以獲得聲強(qiáng)高達(dá)聲強(qiáng)高達(dá)109W/m2的超聲波。的超聲波。3）超聲波在液體、固體中傳播時(shí)，衰減很?。ㄔ诓煌该鳎┏暡ㄔ谝后w、固

3、體中傳播時(shí)，衰減很?。ㄔ诓煌该鞯墓腆w中，能穿透幾十米的厚度。）；在氣體中衰減較高。的固體中，能穿透幾十米的厚度。）；在氣體中衰減較高。1、超聲波傳感器原理（超聲波的發(fā)生與接受）、超聲波傳感器原理（超聲波的發(fā)生與接受）1).超聲波發(fā)生超聲波發(fā)生 超聲波發(fā)生器，電聲裝置（電超聲波發(fā)生器，電聲裝置（電/磁振蕩磁振蕩機(jī)械振蕩）機(jī)械振蕩）a)壓電式超聲波發(fā)生器壓電式超聲波發(fā)生器 幾十幾十K幾十幾十MHz；。b)磁致伸縮超聲波發(fā)生器磁致伸縮超聲波發(fā)生器 幾十幾十KHz左右；耐高溫，大功率。左右；耐高溫，大功率。 2).超聲波接收超聲波接收 超聲波接收器，聲電裝置超聲波接收器，聲電裝置二、超聲波傳感器原理與

4、分類二、超聲波傳感器原理與分類超聲波探頭中的壓電陶瓷芯片超聲波探頭中的壓電陶瓷芯片 將將數(shù)百伏數(shù)百伏的電脈沖加到壓電晶片上，利用逆壓電效應(yīng)，的電脈沖加到壓電晶片上，利用逆壓電效應(yīng)，使晶片發(fā)射出持續(xù)時(shí)間很短的超聲振動(dòng)波。當(dāng)超聲波經(jīng)使晶片發(fā)射出持續(xù)時(shí)間很短的超聲振動(dòng)波。當(dāng)超聲波經(jīng)被測(cè)物反射回到壓電晶片時(shí)，利用壓電效應(yīng)，將機(jī)械振被測(cè)物反射回到壓電晶片時(shí)，利用壓電效應(yīng)，將機(jī)械振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成同頻率的交變電荷和電壓。動(dòng)波轉(zhuǎn)換成同頻率的交變電荷和電壓。空氣超聲探頭空氣超聲探頭 a a） 超聲發(fā)射器超聲發(fā)射器 b b）超聲接收器）超聲接收器 1 1外殼外殼 2 2金屬絲網(wǎng)罩金屬絲網(wǎng)罩 3 3錐形共振盤錐形共振盤

5、 4 4壓電晶片壓電晶片 5 5引腳引腳 6 6阻抗匹配器阻抗匹配器 7 7超聲波束超聲波束 空氣超聲探頭空氣超聲探頭空氣超聲探頭外形空氣超聲探頭外形2、超聲波傳感器等效電路、超聲波傳感器等效電路3、超聲波傳感器類型、超聲波傳感器類型三、超聲波傳感器基本應(yīng)用電路三、超聲波傳感器基本應(yīng)用電路1、超聲波的發(fā)生電路、超聲波的發(fā)生電路1).自勵(lì)式電路（自勵(lì)式電路（作為電聲元件，作為作為電聲元件，作為L(zhǎng)C元件的替代，元件的替代，產(chǎn)生高頻振蕩，同時(shí)產(chǎn)生超聲波）產(chǎn)生高頻振蕩，同時(shí)產(chǎn)生超聲波）2).他勵(lì)式電路（對(duì)于非他勵(lì)式電路（對(duì)于非，如壓電陶瓷作為電聲元件，如壓電陶瓷作為電聲元件，超聲波頻率須由外接振蕩電路

6、確定）超聲波頻率須由外接振蕩電路確定）2、超聲波的接收電路、超聲波的接收電路1).采用運(yùn)放的電路采用運(yùn)放的電路2).采用視頻放大器的電路采用視頻放大器的電路3).采用比較器的電路采用比較器的電路4).發(fā)送發(fā)送/接受電路接受電路四、超聲波傳感器的應(yīng)用四、超聲波傳感器的應(yīng)用 當(dāng)超聲發(fā)射器與接收器分別置于被測(cè)物兩當(dāng)超聲發(fā)射器與接收器分別置于被測(cè)物兩側(cè)時(shí)，這種類型稱為透射型。透射型可用于遙側(cè)時(shí)，這種類型稱為透射型。透射型可用于遙控器、防盜報(bào)警器、接近開關(guān)等?？仄鳌⒎辣I報(bào)警器、接近開關(guān)等。 超聲發(fā)射器與接收器置于同側(cè)的屬于反射超聲發(fā)射器與接收器置于同側(cè)的屬于反射型，反射型應(yīng)用廣得多，可用于接近開關(guān)、測(cè)型

7、，反射型應(yīng)用廣得多，可用于接近開關(guān)、測(cè)距、測(cè)液位或物位、金屬探傷以及測(cè)厚等。距、測(cè)液位或物位、金屬探傷以及測(cè)厚等。 超聲波測(cè)厚超聲波測(cè)厚 雙晶直探頭中的壓電晶片發(fā)射超聲雙晶直探頭中的壓電晶片發(fā)射超聲振動(dòng)脈沖，超聲脈沖到達(dá)試件底面時(shí)，振動(dòng)脈沖，超聲脈沖到達(dá)試件底面時(shí)，被反射回來，并被另一只壓電晶片所接被反射回來，并被另一只壓電晶片所接收。只要測(cè)出從發(fā)射超聲波脈沖到接收收。只要測(cè)出從發(fā)射超聲波脈沖到接收超聲波脈沖所需的時(shí)間超聲波脈沖所需的時(shí)間t，再乘以被測(cè)體，再乘以被測(cè)體的聲速常數(shù)的聲速常數(shù)v，就是超聲脈沖在被測(cè)件中，就是超聲脈沖在被測(cè)件中所經(jīng)歷的來回距離，再除以所經(jīng)歷的來回距離，再除以2，就得到

8、厚，就得到厚度度h： 21vth 手持式超聲波測(cè)厚儀手持式超聲波測(cè)厚儀某超聲波測(cè)厚儀指標(biāo)某超聲波測(cè)厚儀指標(biāo) （參考北京北方大河儀器儀表有限公司資料）（參考北京北方大河儀器儀表有限公司資料） 顯示方法顯示方法 128128* *32 LCD 32 LCD 點(diǎn)陣點(diǎn)陣液晶顯示（帶背光）液晶顯示（帶背光） 顯示位數(shù)：四位顯示位數(shù)：四位 測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：0.8200mm 0.8200mm 示值精度：示值精度：0.1mm 0.1mm 聲速范圍：聲速范圍：1000 9999m/s 1000 9999m/s 測(cè)量周期：測(cè)量周期：2 2次次/ /秒秒 自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)間：自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)間：9090秒秒 電源：二節(jié)七號(hào)

9、（電源：二節(jié)七號(hào)（AAAAAA）電池，）電池，可連續(xù)工作不少于可連續(xù)工作不少于7272小時(shí)小時(shí) 使用溫度：使用溫度：-10-10C 40C 40C C 存儲(chǔ)溫度：存儲(chǔ)溫度：-20-20C 70C 70C C 外形尺寸：外形尺寸：108x61x25mm 108x61x25mm 重量：重量：230g 230g （含電池）（含電池）混凝土測(cè)厚混凝土測(cè)厚木材測(cè)厚木材測(cè)厚超聲波測(cè)量液位和物位原理超聲波測(cè)量液位和物位原理 在液罐上方安裝空氣傳導(dǎo)在液罐上方安裝空氣傳導(dǎo)型超聲發(fā)射器和接收器，型超聲發(fā)射器和接收器，根據(jù)超聲波的往返時(shí)間，根據(jù)超聲波的往返時(shí)間，就可測(cè)得液體的液面。就可測(cè)得液體的液面。 超聲探傷原理超聲探傷原理 設(shè)：顯示器的設(shè)：顯示器的x軸軸為為10 s/ div (格格)，現(xiàn)測(cè)得現(xiàn)測(cè)得B波與波與T波波的距離為的距離為6格，格，F(xiàn)波與波與T波的距離為波的距離為2格。可知：格。可知： 1）t 及及tF ； 2）鋼板的厚度）鋼