模块十 超声波传感器-2（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（西南交大版）

1.什么是超声波？为什么可闻声波不适合检测领域而超声波可以？ 2.超声波的特性。 3.声波的衰减规律 ； 4.超声波的发射与接收原理 5.超声波探头 6.耦合剂的作用？ 1 课前复习 1.什么是超声波？ 2.超声波的特性。 3.声波的衰减 ；超声波的发射与接收原理 固体传导型 气体传导型 单晶直探头 双晶直探头 单晶斜探头 双晶斜探头 聚焦探头 4.超声波探头 5.耦合剂的作用？ 1/5/2024 2 单元三 超声波传感器的应用 当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型，反射型可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以及测厚等。 1/5/2024 3 叠放高度测量 超声波传感器应用举例（续） 1/5/2024 4 超声波传感器应用举例（续） 物件放置错误检测 超声波传感器应用举例（续） 透明塑料张力控制 机械手定位 超声波传感器应用举例（续） 1/5/2024 7 一、超声波流量计 F1发射的超声波先到达 T1 1/5/2024 8 测量流量原理分类 时间差法测量流量原理：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，T1的超声波是顺流传播的，而F2，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t，可得到流体的平均速度及流量。 1/5/2024 9 F1发射的超声波到达 F2的时间较短 频率差法测流量 1/5/2024 10 频率差法测量流量原理： F1、F2 是完全相同的超声探头，安装在管壁外面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器与接收器用。首先由F1发射出第一个超声脉冲，它通过管壁、流体及另一侧管壁被F2接收，此信号经放大后再次触发F1的驱动电路，使F1发射第二个声脉冲 。紧接着，由F2发射超声脉冲，而F1作接收器，可以测得F1发射脉冲的重复频率为f1。同理可以测得F2发射脉冲的重复频率为f2。顺流发射频率f1与逆流发射频率f 2的频率差 f与被测流速v成正比 。 F2 F1 △f=f1-f2≈v·sin2α/D 同侧式超声波流量计的使用 1/5/2024 12 超声波流量计现场使用 回忆第五章电容式传感器中差压式节流流量计原理，试分析超声波流量计有什么优点？ 1/5/2024 13 二、超声波测距 空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时，被反射回来，并被另一只空气超声探头所接收。测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以空气的声速（340m/s），就是超声脉冲在被测距离所经历的路程，除以2就得到距离。 1/5/2024 14 超声波测距仪 超声波测距仪测量效果受环境影响较大，稳定和方向性较激光测距仪差，但价格相对便宜，适合室内测量。 1/5/2024 15 三、超声波测厚 双晶直探头中的压电晶片发射超声振动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被反射回来，并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以被测体的声速常数c，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以2，就得到厚度 ： 1/5/2024 16 手持式超声波测厚仪 测量试件厚度的方法：电感测微器（分辨力可达0.1μm）、电涡流测厚仪（只能测0.1mm以内的金属厚度）、数显电容式游标卡尺（分辨力1μm、10μm）。 超声测厚仪特点：量程范围大、无损、便携等，但测量精度与温度及材料的材质有关。 1/5/2024 17 某超声波测厚仪指标 显示方法∶128*32 LCD 点阵液晶显示（带背光） 显示位数：四位 测量范围：0.8~200mm 示值精度：0.1mm 声速范围：1000 ~ 9999m/s 测量周期：2次/秒 自动关机时间：90秒 电源：二节七号（AAA）电池，可连续工作不少于72小时 使用温度：-10°C ~ 40°C 存储温度：-20°C ~ 70°C 外形尺寸：108x61x25mm 重量：230g （含电池） 1/5/2024 18 超声波测厚 石料测厚 1/5/2024 19 双晶超声波测厚探头 1/5/2024 20 四、超声防盗报警器 图中的上半部分为发射电路，下面为接收电路。发射器发射出频率 f=40kHz左右的超声波。如果有人进入信号的有效区域，相对速度为 v，从人体反射回接收器的超声波将由于多普勒效应，而发生频率偏移f。 1/5/2024 21 多普勒效应 前进方向的