智能傳感與檢測(cè)技術(shù) 教案 8-1 波式傳感器

《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第8章波式傳感器8.1超聲波傳感器8.2多普勒傳感器建議課時(shí)授課方式理論知識(shí)講授+提問(wèn)討論+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.掌握超聲波的物理性質(zhì)及超聲波探頭2.了解超聲波傳感器應(yīng)用實(shí)例3.了解多普勒傳感器教學(xué)重點(diǎn)1.超聲波的物理性質(zhì)及超聲波探頭2.多普勒傳感器教學(xué)難點(diǎn)1.超聲波的物理性質(zhì)及超聲波探頭2.多普勒傳感器參考教材《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』自然界中，波動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的重要形式。物理量的振動(dòng)或擾動(dòng)有多種形式，機(jī)械振動(dòng)的傳遞構(gòu)成機(jī)械波（包括聲波、超聲波），電磁場(chǎng)振動(dòng)的傳遞構(gòu)成電磁波（包括光波、微波），任何一個(gè)宏觀或微觀物理量的振動(dòng)或擾動(dòng)在空間傳遞時(shí)都會(huì)形成波?！菏谡n內(nèi)容』8.1超聲波傳感器振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱波。頻率在16~20KHz之間，能為人耳所聞的機(jī)械波，稱為聲波，低于16Hz的機(jī)械波，稱為次聲波；高于20KHz的機(jī)械波，稱為超聲波。如圖8-1。8.1.1超聲波的物理性質(zhì)1.超聲波的波形及其轉(zhuǎn)換①縱波——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波;②橫波——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波;③表面波——質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)介于橫波與縱波之間，沿著表面?zhèn)鞑サ牟ā?.超聲波的反射和折射聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上一部分聲波被反射，另一部分透射過(guò)界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播。這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射，如圖8-2所示。3.超聲波的衰減聲波在介質(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)。8.1.2超聲波探頭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。超聲波探頭包括有單晶直探頭、雙晶直探頭、斜探頭等類型。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，而以壓電式最為常用。超聲波探頭結(jié)構(gòu)如圖8-4所示，主要由壓電晶片、吸收塊（阻尼塊）、保護(hù)膜組成。8.1.3超聲波傳感器應(yīng)用實(shí)例1.超聲波流體流量測(cè)量2.超聲波無(wú)損探傷3.超聲波傳感器在汽車中的應(yīng)用4.超聲波傳感器在電子技術(shù)方面的應(yīng)用8.2多普勒傳感器生活中有這樣一個(gè)有趣的現(xiàn)象：當(dāng)一輛救護(hù)車迎面駛來(lái)的時(shí)候，聽到聲音比原來(lái)高；而車離去的時(shí)候聲音的音高比原來(lái)低。你可能沒(méi)有意識(shí)到，這個(gè)現(xiàn)象和醫(yī)院使用的彩超同屬于一個(gè)原理，那就是“多普勒效應(yīng)”?！径嗝襟w演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』由于超聲波的頻率與一般無(wú)線電波的頻率相近，且聲信號(hào)又很容易轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，因此可以利用超聲元件代替電子元件制作振蕩器、諧振器、帶通濾波器等儀器，可廣泛用于電視、通信、雷達(dá)等方面。用聲波代替電磁波的優(yōu)越之處在于，聲波在介質(zhì)中的傳播速度比電磁波的傳播速度大約要小五