傳感器及檢測技術(shù)（第四版）課件 23.超聲波傳感器組成及原理

……………超聲波傳感器組成及原理傳感器技術(shù)與應(yīng)用武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院

熊曉倩課程內(nèi)容CONTENTS超聲波傳感器的原理及組成01超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)02聲波

人們可以聽到的聲音頻率為20Hz～20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的20Hz以下的聲音稱為次聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波，一般我們說話的頻率范圍為100Hz～8kHz，常用的超聲波頻率范圍為幾十千赫茲到幾十兆赫茲。聲波頻率分布圖一、超聲波傳感器的原理及組成超聲波

超聲波與普通聲波一樣，也具有反射、折射、衍射、散射等特點(diǎn)，但是超聲波的波長較短，有的是幾厘米，最低可至千分之幾毫米。波長越短，聲波的衍射特性就越差，可以在介質(zhì)中穩(wěn)定地進(jìn)行直線傳播，因此波長較短的超聲波具有很強(qiáng)的直線傳播能力。

超聲波最顯著的特性是方向性好，且在液體、固體中衰減很小，穿透本領(lǐng)大，碰到介質(zhì)分界面會(huì)產(chǎn)生明顯的反射和折射，利用超聲波的這種性質(zhì)就可以制成超聲波傳感器。一、超聲波傳感器的原理及組成超聲波傳感器

想要用超聲波完成檢測工作，必須要有一個(gè)既可以發(fā)出超聲波又可以接收超聲波的裝置，能實(shí)現(xiàn)這樣功能的裝置我們稱為超聲波傳感器，也叫作超聲波換能器或者超聲探頭。

按工作原理分類，超聲波傳感器分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等形式。其中，壓電式換能器最為常見，材料主要是壓電晶體和壓電陶瓷。一、超聲波傳感器的原理及組成壓電式超聲波發(fā)生器

壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它也可以將接收到的超聲波轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)生器和接收器。

壓電式超聲波發(fā)生器是利用逆壓電效應(yīng)的原理將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。一、超聲波傳感器的原理及組成壓電式超聲波發(fā)生器

壓電式超聲波接收器是利用正壓電效應(yīng)原理進(jìn)行工作的。當(dāng)超聲波作用到壓電晶片上會(huì)引起晶片的伸縮，并在晶片兩個(gè)表面上產(chǎn)生極性相反的電荷，這些電荷被轉(zhuǎn)換成電壓經(jīng)放大后送到測量電路，最后記錄或顯示出來。一、超聲波傳感器的原理及組成磁致伸縮式超聲波傳感器

利用鐵磁材料在交變的磁場中沿著磁場方向產(chǎn)生伸縮的現(xiàn)象制作而成的。磁致伸縮效應(yīng)的強(qiáng)弱因鐵磁材料的不同而不同。常見的鐵磁材料有鎳鐵鋁合金、鐵鈷釩合金等。一、超聲波傳感器的原理及組成磁致伸縮式超聲波傳感器

把鐵磁材料置于交變磁場中，使它產(chǎn)生機(jī)械尺寸的交替變化即機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生出超聲波。一、超聲波傳感器的原理及組成磁致伸縮式超聲波傳感器

磁致伸縮式超聲波接收器的原理是：當(dāng)超聲波作用在磁致伸縮材料上時(shí)，引起材料伸縮，從而導(dǎo)致它的內(nèi)部磁場(即導(dǎo)磁特性)發(fā)生改變。一、超聲波傳感器的原理及組成超聲波交變電流磁致伸縮材料線圈超聲波一、超聲波傳感器的原理及組成壓電式超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

典型的壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu)主要由壓電晶片、吸收塊(阻尼塊)、保護(hù)膜等組成。

壓電晶片多為圓板形，超聲波頻率與其厚度成反比。壓電晶片的兩面鍍有銀層，作為導(dǎo)電的極板，底面接地，上面接至引出線。

壓電式超聲波接收器的結(jié)構(gòu)和超聲波發(fā)生器基本相同，也用同一個(gè)傳感器兼作發(fā)生器和接收器兩種用途。二、超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)