第篇超聲波傳感器PPT課件

1、質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查緊固件的安裝錯(cuò)誤檢測(cè)第1頁(yè)/共42頁(yè)疊放高度測(cè)量第2頁(yè)/共42頁(yè)物件放置錯(cuò)誤檢測(cè)第3頁(yè)/共42頁(yè)透明塑料張力控制第4頁(yè)/共42頁(yè)機(jī)械手定位第5頁(yè)/共42頁(yè)紙卷直徑檢測(cè)第6頁(yè)/共42頁(yè)平整度測(cè)量第7頁(yè)/共42頁(yè)超長(zhǎng)距離檢測(cè)第8頁(yè)/共42頁(yè)流水線計(jì)數(shù)第9頁(yè)/共42頁(yè)第10頁(yè)/共42頁(yè)第11頁(yè)/共42頁(yè) 超聲波的頻率界限圖 101102103104105106107f / Hz微波探測(cè)超聲波語(yǔ)言音樂(lè)聲波次聲波0.2510620106一、超聲波的基本特性 第二節(jié) 超聲波傳感器第12頁(yè)/共42頁(yè)1. 超聲波的傳播速度 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，它是由與介質(zhì)相接觸的振蕩源所引起的

2、。 超聲波與其它聲波一樣，其傳播速度與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān)。a1cB式中為介質(zhì)的密度； 為絕對(duì)壓縮系數(shù)。 aB在液體和氣體中,第13頁(yè)/共42頁(yè)在固體中,（1）縱波(2）橫波12qEc細(xì)棒1221qEc薄板121(11 2qEc無(wú)限介質(zhì)）12(2 1qEc無(wú)限介質(zhì)）E楊氏模量泊松系數(shù)第14頁(yè)/共42頁(yè) 超聲波的反射和折射示意圖o介質(zhì)1介質(zhì)2折射波反射波入射波2.超聲波的物理性質(zhì)(1) (1) 超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射211220coscosccIIRr22211222110)cos(cos4ccccIITt超聲波的反射系數(shù)和透射系數(shù)1c1、2c2分別為兩介質(zhì)的聲阻抗，其中c1和c

3、2分別為反射波和折射波的速度。 第15頁(yè)/共42頁(yè)當(dāng)超聲波垂直入射界面，即=0時(shí)，則 222112211211221122)(411ccccTccccR故超聲波從水介質(zhì)中傳播至水氣界面時(shí)， 將發(fā)生全反射。 如：在20水溫時(shí)，水的特性阻抗為空氣的特性阻抗為1c1 2c2621 11.48 10/cKgms62220.000429 10/cKgms第16頁(yè)/共42頁(yè) 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、散射及吸收等因素有關(guān)。其聲壓和聲強(qiáng)的衰減規(guī)律為 axxaxxeIIePP200式中：Px、Ix距聲源x處的聲壓和聲強(qiáng)； x聲波與聲源間的距離； 衰減系數(shù)，

4、單位為Np/cm（奈培/厘米）。 (2) (2) 超聲波的衰減超聲波的衰減第17頁(yè)/共42頁(yè)二、超聲波傳感器 超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，其中以壓電式最為常用。 壓電式超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷。 利用超聲波在超聲場(chǎng)中的物理特性和各種效應(yīng)而研制的裝置可稱為超聲波換能器、探測(cè)器或傳感器。 金屬殼吸收塊保護(hù)膜接線片壓電晶片導(dǎo)電螺桿圖10-8壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu) 第18頁(yè)/共42頁(yè) 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。透射型可用于遙控器、防盜報(bào)警器、接近開關(guān)等。超聲發(fā)射器與接收器置于同側(cè)的屬于反射型，反射型可用于接近開關(guān)、測(cè)距、

5、測(cè)液位或物位、金屬探傷以及測(cè)厚等。 三、 超聲波傳感器應(yīng)用 第19頁(yè)/共42頁(yè)超聲波測(cè)流量原理圖1.1.超聲波流量傳感器超聲波流量傳感器vcLtvcLt2122122vcLvttttLcv22第20頁(yè)/共42頁(yè)F1發(fā)射的超聲波到達(dá) F2的時(shí)間較短第21頁(yè)/共42頁(yè)超聲波傳感器安裝位置示意圖 sincossincos21vcDtvcDt此時(shí)超聲波的傳輸時(shí)間將由下式確定： 第22頁(yè)/共42頁(yè)F1發(fā)射的超聲波先到達(dá) T1第23頁(yè)/共42頁(yè) 發(fā)射、接收探頭發(fā)射、接收探頭也可以安裝在管道的同一側(cè)也可以安裝在管道的同一側(cè)第24頁(yè)/共42頁(yè)同側(cè)式同側(cè)式超聲波流量計(jì)的使用超聲波流量計(jì)的使用 （參考北京菲波儀表

6、有限公司資料）第25頁(yè)/共42頁(yè)超聲波流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)使用超聲波流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)使用第26頁(yè)/共42頁(yè)幾種超聲物位傳感器的結(jié)構(gòu)原理示意圖 (a) 超聲波在液體中傳播； (b) 超聲波在空氣中傳播hh2a2ahhss(a)(b)2.超聲波物位傳感器超聲波物位傳感器22cthcht2cts 22ash 只要測(cè)得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，便可以求得待測(cè)的物位。第27頁(yè)/共42頁(yè)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)型超聲發(fā)射器和接收器，根據(jù)超聲波的往返時(shí)間，就可測(cè)得液體的液面。 第28頁(yè)/共42頁(yè)超聲波測(cè)量液位和物位超聲波測(cè)量液位和物位 喇叭形 超聲發(fā)生器第29頁(yè)/共4

7、2頁(yè)3.3.超聲波多普勒測(cè)量車速超聲波多普勒測(cè)量車速第30頁(yè)/共42頁(yè)多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 前進(jìn)方向的頻率升高 如果波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么觀察者接收到的頻率和波源的頻率就不相同了，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。測(cè)出 f 就可得到運(yùn)動(dòng)速度。第31頁(yè)/共42頁(yè)超聲波多普勒測(cè)量風(fēng)速超聲波多普勒測(cè)量風(fēng)速風(fēng) 風(fēng)引起超聲波的頻率變大或變小第32頁(yè)/共42頁(yè)超聲波測(cè)距超聲波測(cè)距 空氣超聲探頭發(fā)射超聲脈沖，到達(dá)被測(cè)物時(shí)，被反射回來(lái)，并被另一只空氣超聲探頭所接收。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t t，再乘以空氣的聲速（340m/s340m/s），就是超聲脈沖在被測(cè)距離所經(jīng)歷的路程，除以2 2

8、就得到距離。 第33頁(yè)/共42頁(yè)4. 4. 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)射超聲振動(dòng)脈沖，超聲脈沖到達(dá)試件底面時(shí)，被反射回來(lái)，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超聲波脈沖所需的時(shí)間t t，再乘以被測(cè)體的聲速常數(shù)c c，就是超聲脈沖在被測(cè)件中所經(jīng)歷的來(lái)回距離，再除以2 2，就得到厚度 ： 5-7 21ct第34頁(yè)/共42頁(yè)手持式超聲波測(cè)厚儀手持式超聲波測(cè)厚儀第35頁(yè)/共42頁(yè)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） 顯示方法128128* *32 LCD 32 LCD 點(diǎn)陣液晶顯示（帶背光） 顯示位數(shù)：四位 測(cè)量范圍：0

9、.80.8200mm 200mm 示值精度：0.1mm 0.1mm 聲速范圍：1000 1000 9999m/s 9999m/s 測(cè)量周期：2 2次/ /秒 自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)間：9090秒 電源：二節(jié)七號(hào)（AAAAAA）電池，可連續(xù)工作不少于7272小時(shí) 使用溫度：-10-10C C 40 40C C 存儲(chǔ)溫度：-20-20C C 70 70C C 外形尺寸：108x61x25mm 108x61x25mm 重量：230g 230g （含電池）第36頁(yè)/共42頁(yè)超聲波測(cè)厚超聲波測(cè)厚石料測(cè)厚第37頁(yè)/共42頁(yè)超聲波手持式測(cè)厚超聲波手持式測(cè)厚混凝土測(cè)厚木材測(cè)厚小提琴 木料測(cè)厚第38頁(yè)/共42頁(yè)雙晶超聲波測(cè)厚探頭雙晶超聲波測(cè)厚探頭第39頁(yè)/共42頁(yè)雙晶超聲波測(cè)厚探頭（續(xù)）雙晶超聲波測(cè)厚探頭（續(xù)）第40頁(yè)/共42頁(yè)5.5