第五章聲學(xué)傳感器

第五章聲學(xué)量傳感器5.1技術(shù)基礎(chǔ)定義：聲學(xué)量傳感器是能感受聲學(xué)量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。

表5-1聲學(xué)量傳感器類型表傳感器類型說明聲壓傳感器感受聲壓并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號噪聲傳感器感受噪聲并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號超聲[波]傳感器感受超聲波并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號微型麥克風(fēng)用微加工技術(shù)制造的可以把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器一、聲波的基本性質(zhì)1.聲波的類型⑴聲波：20Hz~20KHz之間的機械波能為人耳所聞，稱為聲波。⑵次聲波：低于20Hz的機械波稱為次聲波。⑶超聲波：高于20KHz（2×10）的機械波稱為超聲波。2.波型⑴縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向一致。⑵橫波。質(zhì)點的振動方向垂直與波的傳播方向。⑶表面波。質(zhì)點的振動介于縱波和橫波之間，其振動的軌跡是橢圓形，長軸垂直于傳播方向，短軸平行于傳播方向。3.傳播速度⑴氣體和液體介質(zhì)式中K——介質(zhì)的彈性模量ρ-----介質(zhì)的密度⑵固體介質(zhì)E----固體介質(zhì)的楊氏模量μ---固體介質(zhì)的波松比G----固體介質(zhì)的剪切彈性模量ρ---介質(zhì)的密度二、聲波的特性參數(shù)1.聲壓及聲阻抗⑴聲壓：由于聲波作用而產(chǎn)生的壓強叫“聲壓”。 式中：ρ為空氣密度；V為聲速；U為空氣質(zhì)點的振動速度。單位：牛頓/米2，又稱帕⑵聲阻抗 Z=ρ×V 式中：ρ為空氣密度；V為聲速。單位：當(dāng)ρ的單位是g/cm3時，聲阻抗的單位是瑞利。2.聲功率及聲強⑴聲功率聲功率是指聲源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能，記為W，單位為瓦（W)或微瓦（μW）。連續(xù)超聲波：聲功率一般在幾毫瓦～幾十千瓦范圍。脈沖超聲波：聲功率為幾分之一毫瓦～幾兆瓦。

⑵聲強在單位時間內(nèi)，在垂直于聲波傳播方向的單位面積上所通過的聲能，記為I。I＝W/S 式中：S為聲能所通過的面積（㎡）；W為聲功率。3.聲波的反射和折射當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，在兩介質(zhì)的分界面上將發(fā)生反射和折射，并滿足波的反射定律和折射定律。4.聲波的衰減超聲波在一種介質(zhì)中傳播時，隨著距離的增加，能量逐漸衰減。5.2超聲波傳感器5.逃2.能1超聲群檢測五技術(shù)一、朵超聲葬波的說物理罷效應(yīng)1.空化渾效應(yīng)空化竄現(xiàn)象劍：2.機械案效應(yīng)超聲秋波在閑傳播斑的過誕程中辣，會漏引起塊介質(zhì)捏質(zhì)點衰交替凡地壓竹縮和冠擴張線，構(gòu)殊成了倍壓力阻的變療化，鑄這種抗壓力叛變化符將引桿起機拖械效販應(yīng)。X=As抄inωt二、詳超聲紡技術(shù)繭的應(yīng)臥用1.超聲啟加工針處理瞎技術(shù)⑴是孟超聲奮波的涂功率刮應(yīng)用⑵利以用某押種超刃聲效防應(yīng)⑶著頂重一錦些描醬述聲無場強歉弱的苗物理瞧量2.超聲衫檢測輸技術(shù)⑴應(yīng)犁用聲抬速測荒量⑵聲雨衰減⑶聲淡阻抗5.鋒2.固2超聲查波傳消感器勝的原吳理一、慌壓電策型超索聲波銳傳感把器式中振：E為壓投電片漂沿x軸方評向的仿彈性堪模量奏；為亡壓電嚴片的湖密度躬。例石冷英晶哥體：若選燃擇石稀英晶蹲片的填厚度溉為1m鹿m，則清其自纏然振杯動頻季率為2.握87匯MH煩z。三、銅超節(jié)聲波叫傳感瘋器特戰(zhàn)征1.超聲冒波頻嗎率C=縫fλ超聲旋波頻今率在拍很大佳程度導(dǎo)上決精定了棉超聲種波對栗缺陷侍的探督測能緞力頻率中越高冷，其叼：⑴波長糾短，殖聲束援窄，榮擴張閑角小仰，能螞量集疾中。藏因而找發(fā)現(xiàn)輔小缺謹陷能沖力強簽，分共辨率板高，體缺陷普定位梢準(zhǔn)確辮。⑵散射街大，怪衰減膀顯著眠，穿佳透力哪弱。等同時昌回波密形狀粥復(fù)雜景，使江得信刷噪比絹降低長。因罩此在童檢測拿粗糙密面時均，應(yīng)訴選擇斤低頻簡率。⑶反射深性強城。如盛果波聰不是加近于隸垂直轉(zhuǎn)地射膏到裂露面上圓，在匪檢測裳方向制上就華不能嬌產(chǎn)生囑足夠面大的榜回波水。頻齊率越識高這齒種現(xiàn)持象越古顯著怒。⑷掃描戚空間列小，澆僅能籍發(fā)現(xiàn)抹聲束英軸線拘附近溫的缺雙陷。脈沖丈接觸豆法常輔用的徹頻率夏范圍頻率終范圍醬應(yīng)桂用25押~1曉00鳴KH產(chǎn)z混凝席土、訓(xùn)巖石情等粗問結(jié)構(gòu)析材料20精0K厚~1外MH蛾z灰口閉鐵、?？慑懰庤T鐵油等相浩當(dāng)粗委的材吐料40恰0K嚴~5給M鋼、餡呂、將黃銅驕等細販晶粒撿材料20俱0K姜~2撞.2吐5M塑料2.超25吃~1緒0M枕Hz管、句型材植等有供色金畜屬1~局10貸M維修榮檢測沿，特鉆別是樹疲勞兆裂紋2.型號倒標(biāo)識基本劣頻率→晶領(lǐng)片材談料→阿晶片原尺寸賽→探雞頭種采類→性特征其中顯：晶片旱材料不：用莊縮寫熄符號P鋯鈦聲酸鉛B鈦酸鳴鋇T鈦酸種鉛探頭寺種類么：Z直探單頭K斜探鮮頭特征盒：探行頭的伐幾何這特征5.奏2.足3超聲矩波在字檢測康中的意應(yīng)用一、躺超聲戲波物齡位計傳感咽器舉內(nèi)例：德國E+戰(zhàn)H公司虛的FM哄V2肢32模-A飄F2德