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1、,波式传感器,第8章,传感器与智能检测技术,波式传感器,8,传感器与智能检测技术,热电偶传感器,5.1,热电阻传感器,5.2,热敏电阻传感器,5.3,波式传感器,8,振动在弹性介质内的传播称为波动，简称波。频率在1620KHz之间，能为人耳所闻的机械波，称为声波，低于16Hz的机械波，称为次声波；高于20KHz的机械波，称为超声波。 当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介质中传播速度不同，在介质面上会产生反射、折射和波形转换等现象。,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器,波式传感器,8, 纵波质点振动方向与波的传播方向一致的波; 横波质点振动方向垂直于传播方向的波; 表面波质
2、点的振动介于横波与纵波之间，沿着表面传播的波。,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器 8.1.1超声波的物理性质 1.超声波的波形及其转换,2.超声波的反射和折射,当波在界面上产生反射时，入射角的正弦与反射角的正弦之比等于波速之比。当波在界面处产生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，等于入射波在第一介质中的波速C1与折射波在第二介质中的波速C2之比。,波式传感器,8,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器 8.1.1超声波的物理性质 3.超声波的衰减,波式传感器,8,超声波探头结构如图8-4所示，主要由压电晶片、吸收块（阻尼块）、保护膜组成。压电晶片多为圆板形，厚度为。超声波频率
3、f与其厚度成反比。压电晶片的两面镀有银层，作导电的极板。阻尼块的作用是降低晶片的机械品质，吸收声能量。如果没有阻尼块，当激励的电脉冲信号停止时，晶片将会继续振荡，加长超声波的脉冲宽度，使分辨率变差。,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器 8.1.2 超声波探头,波式传感器,8,时间差法测量流量的原理：在被测管道上、下游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和接收探头（F1,T1)、（F2,T2），其中F1发射到T1的超声波是顺流传播的。而F2发射到T2的超声波是逆流传播的。由于这两束超声波在液体中传播速度的不同，测量两接收探头上超声波传播的时间差，从而可以求出流体的平均速度，再根据管道流体
4、的截面积，便可知道流体的流量。,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器 8.1.3超声波传感器应用实例 1.超声波流体流量测量,波式传感器,8,超声波无损探伤有穿透法探伤和反射法探伤两种方法。穿透法探伤根据超声波穿透工件后能量的变化情况来判断工件内部质量，其工作原理如图8-6所示。反射法探伤根据超声波在工件中反射情况的不同来探测工件内部是否有缺陷，它又分为一次脉冲反射法探伤和多次脉冲反射法探伤两种。,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器 8.1.3超声波传感器应用实例 2.超声波无损探伤,波式传感器,8,超声波传感器在汽车中主要用于倒车提醒，使得驾驶员可以安全地倒车。其原理是，利用超
5、声波探测倒车路径上或附近存在的任何障碍物，并及时发出提示。超声波测距虽然目前在测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。超声波传感器在倒车中的应用如图8-7所示。,传感器与智能检测技术,8.1 超声波传感器 8.1.3超声波传感器应用实例 3.超声波传感器在汽车中的应用,波式传感器,8,生活中有这样一个有趣的现象：当一辆救护车迎面驶来的时候，听到声音比原来高；而车离去的时候声音的音高比原来低。你可能没有意识到，这个现象和医院使用的彩超同属于一个原理，那就是“多普勒效应”。 多普勒效应Doppler effect是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴约翰多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。,传感器与智能检测技术,8.2 多普勒传感器,
