《電氣測(cè)試技術(shù)第5版》 課件 3.8 超聲波式傳感器

02December20243.8超聲波式傳感器3.8.1超聲波的種類及其特性3.8.2超聲波發(fā)生器原理3.8.3超聲波接收器原理02December20243.8.1超聲波的種類及其特性由物理學(xué)可知，介質(zhì)中的一切質(zhì)點(diǎn)均以彈性力互相聯(lián)系著，某一質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)中振動(dòng)，能激起它周圍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳遞過程，稱為機(jī)械波。聲波是一種機(jī)械波，它能在氣體、液體和固體中傳播。人耳能聽聞的聲波頻率在20Hz~20kHz之間。頻率超過20kHz，人耳就不能聽聞，這種聲波稱為超聲波。根據(jù)機(jī)械波的振源施力方向與波在介質(zhì)中傳播的方向不同，超聲波可分為下列幾種：縱波、橫波、表面波、藍(lán)姆波。超聲波在傳播中通過兩種不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象，其頻率愈高，反射和折射的特性愈與光波的特性相似。超聲波主要用于固體和液體中有關(guān)參數(shù)的檢測(cè)。02December20243.8.2超聲波發(fā)生器原理壓電晶體除了壓電效應(yīng)外，還具有逆壓電效應(yīng)。在壓電晶片的兩個(gè)電極面上施加交流電壓，壓電晶片就產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，即壓電晶片在兩個(gè)電極方向有伸縮現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，也稱為“電致伸縮效應(yīng)”。圖3-104超聲波發(fā)生器和接收器原理a）超聲波發(fā)生器原理b）超聲波接收器原理

02December20243.8.3超聲波接收器原理超聲波接收器的工作原理是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)原理工作的，見圖3-104b。在壓電晶體中的電軸或機(jī)械軸的兩端面施加一定頻率的超聲波，則在其電軸的兩個(gè)端面出現(xiàn)頻率與外加超聲波頻率相同的交變電荷。交變電荷的幅值與所施加超聲波的強(qiáng)度成正比。通過測(cè)量電路將交變電荷轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。超聲波具有穿透能力大，方向性好和定向傳播等特點(diǎn)。因此，超聲波傳感器廣泛應(yīng)用于深海探測(cè)、機(jī)械探傷和振動(dòng)、位移、速度、加速度、厚度、流量、物位以及化學(xué)成分等的精確測(cè)量。超聲波清洗機(jī)廣泛應(yīng)用于微電子工業(yè)、醫(yī)學(xué)、賓館、飯店乃至家庭中。02December2024超聲波流量測(cè)量儀圖3-105超聲波流量測(cè)量原理a）發(fā)射器與接收器