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1、1,超声波报警电路的设计,2,超声波是机械波的一种，它的特征是频率高、 波长短、绕射现象小。最明显的一个特征是方向性 好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固 体中衰减很小，所以穿透能力很强，尤其在对不透 明的固体中，超声波能穿透几十米的长度，碰到杂 质或分界面就会有显著的反射。这些特性使得超声 波检测广泛应用于工业、医学中。,3,当超声波在一种介质入射到另一种介质时， 由于在两种介质中的传播速度不同 ，在异质界 面上将会产生反射、折射、波形转换等现象。,4,一 超声波的波形 由于声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向不同，因此声波的波形也不同。 声波的波形一般有以下几种： 1.纵波：质
2、点振动方向与传播方向一致的波，能 在固体、液体、气体中传播。如敲锣 时，锣的振动方向与波的传播方向就是 一致的，声波是纵波。,5,2.横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，只 能在固体中传播。如电磁波、光波都是 横波。 3.表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿 表面传播，振幅随深度的增加而迅速 衰减的波，只在固体表面传播。表面 波是一种前进的重力波，其扰动在 海气界面处，具有很大的振幅。,6,4.lamb波：弹性扰动在自由边界板中的传播，是 在具有两个平行表面的结构中由横 波和纵波相互耦合而成的一种应力 波。,7,二 声波的传播速度 纵波、横波及表面波的传播速度取决于介质的弹性常数以及介质
3、的密度。 1.液体中的纵波声速： 2.气体中的纵波声速：,8,K：体积弹性模量 ：热容比 P ：静态压力 ：密度 例：T=0 C，超声波在空气中的传播速度 C1=331.45m/s, C=331.45+0.61T (m/s) T ： C,9,三 超声波传感器 超声波传感器是近年来出现的用于超声控制元件，它分为发射器和接收器。 发射器将电磁振荡转换为超声波向空间发射，接收器将接收的超声波进行声电转换变为电脉冲信号。 实质上是一种可逆的换能器，即将电振荡的能量转变为机械振荡，形成超声波；或者由超声波能量转换为电振荡。 常用的传感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T，UCM-40R等，
4、其中T代表发射传感器，R代表接收传感器，40为中心频率40KHZ。,10,1 压电效应 （1）顺压电效应： 某些电介物质，在沿一定方向上受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷；当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种将机械能转换为电能的现象称顺压电效应（超声波接收器的工作原理） （2）逆压电效应： 在电介质的极化方向上施加电场，会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种将电能转换为机械能的现象称逆压电效应（超声波发射器的工作原理）。,11,2 工作原理 当40KHZ的脉冲电信号加在超声波发射器上，由压电陶瓷激励器和谐振片转换成机械振动，经锥形辐射器将超声振动信号以疏密波的形式向外发射出去。（锥形辐射器控制超声波的发射角度） 接收器在收到由发射器传来的超声波后，使内部的谐振片谐振，通过声电转换作用将电能转换为电脉冲信号，由于该电脉冲的信号幅度很小（V级）经信号放大器放大，最后驱动执行器使电路工作。,12,常见的超声波传感器的谐振频率（中心频率）为23Khz，40khz,75khz,200khz,400khz等，谐振频率高，在相同发射功率的前提下检测距离短，但分辨力提高。 超声波传感器工作原理示意图,方波 振荡器 40KHZ,驱动 电路,放大 电路,13,四 超声波防盗报警电路,14,15,16,
