专题七 压电式传感器、超声波传感器（课件）-四川省职教高考《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测

专题七.压电式传感器、超声波传感器 《传感器及应用》（高教社） 专题复习讲练测 1 目录 考纲解读 1 知识点梳理 2 考题讲解 3 课内练习 4 归纳小结 5 2 常见考点： 1.压电式传感器基本工作原理：考生需要理解压电效应，即机械应变导致电荷分离的原理，以及如何将机械压力转换为电信号。 2.压电式传感器测量转换电路：学生应了解传感器输出信号的微弱特性，以及测量转换电路中的放大器、滤波器等组成部分，以提高信号质量和稳定性。 3.压电式传感器的结构和应用：学生需要熟悉压电式传感器的基本结构，包括压电晶体和电极，以及其在医学、工业等领域的应用场景。 4.超声波传感器基本工作原理：学生应理解超声波的发射、接收和反射原理，以及如何利用超声波来测量距离或检测目标物体。 一.考纲解读 3 一.考纲解读 01 1.学生需要掌握压电式传感器和超声波传感器的基本工作原理； 02 2.学生还应该具备将理论知识应用到实际问题解决中的能力； 03 3.学生需要掌握使用压电式传感器和超声波传感器的基本操作技能； 4 易考题型： 1. 单选题：掌握使用压电式传感器和超声波传感器的基本操作技能。 2. 判断题：掌握解决传感器使用过程中出现的各种技术问题的能力。 3. 填空题：要求学生设计一个简单的实验来验证某个传感器的工作原理或性能。 4. 简答题：要求学生要求学生对传感器的工作原理、结构特点或应用场景进行深入分析。 5. 综合应用题：提供一个实际案例或故障情景，要求学生分析其中涉及的传感器使用问题，并提出解决方案。 一.考纲解读 5 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 6 知识点梳理： 1. 横波探伤法用斜探头进行探伤的方法称横波探伤法。 超声波的一个显著的特点是:超声波波束中心线与缺陷截面积垂直时，探测灵敏度最高，但如遇图3-40所示的斜向缺陷时，用直探头探测虽然可探测出缺陷存在，但并不能真实反映缺陷大小，如用斜探头探测，则探伤效果较佳。因此实际应用中，应根据不同缺陷性质、取向，采用不同的探头进行探伤。有些工件的缺陷性质、取向事先不能确定，为了保证探伤质量，则应采用几种不同探头进行多次探测。 二.知识点梳理和重点概念复习 7 知识点梳理： 2.表面波探伤法 表面波探伤主要是检测工件表面附近的缺陷存在与否，如图3-41所示。当超声波的入射角α超过一定值后，折射角β可能达到90°，这时固体表面受到由超声波能量引起交替变化的表面张力作用，质点在介质表面的平衡位置附近作椭圆轨迹振动，这种振动称为表面波。当工件表面存在缺陷时，表面波被反射回探头，可以在荧光屏上显示出来。 二.知识点梳理和重点概念复习 8 知识点梳理： 3.检测障碍物 现在，利用超声波检测汽车后面有无障碍物，并向驾驶员报警的系统已实用化。把约40kHz的超声波脉冲从汽车后面发射出去，根据超声波碰到障碍物后的返回时间换算成距离，便可检测障碍物的位置，通过指示灯或蜂鸣器告知驾驶员。系统所用的超声波发送和接收元件与超声波陶瓷探头相同，判断障碍物距离的基本电路原理框图见图3-42。 二.知识点梳理和重点概念复习 9 知识点梳理： 4.超声波探伤 超声波探伤是无损探伤技术中的一种主要检测手段。它主要用于检测板材、管材、锻件和焊缝等材料中的缺陷(如裂缝、气孔、夹渣等)、测定材料的厚度、检测材料的晶粒、配合断裂力学对材料使用寿命进行评价等。超声波探伤因具有检测灵敏度高、速度快、成本低等优点，因而得到人们普遍的重视，并在生产实践中得到广泛的应用。超声波探伤方法多种多样，最常用的是脉冲反射法。 二.知识点梳理和重点概念复习 10 知识点梳理： 5.压电式加速度传感器图3-36所示为一种压缩型压电式加速度传感器结构原理图。图中压电晶片3是由两片压电片并联而成的，两压电片中间的金属片焊接在一根导线上并引出，另一端与基座1相连，弹簧5是给压电晶片3施加预紧力的。测量时，通过基座1底部的螺孔将传感器与试件刚性地固定在一起，使传感器感受与试件相同频率的振动，质量块4就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上。由于压电效应，在压电片两个表面上就有电荷产生，经转换电路处理，即可测得加速度大小。 二.知识点梳理和重点概念复习 11 知识点梳理： 6.在沿着电轴x方向力的作用下，产生电荷的现象称为纵向压电效应;而把沿机械轴y方向力的作用下产生电荷的现象称为横向压电效应。图3-28给出了电荷极性与受力方向的关系。若沿晶片的x轴施加压力F，则在加压的两表面上分别出现正、负电荷，如图3-28a所示。若沿晶片的y轴施加压力F、时，则在加压的表面上不出现电荷，电荷仍出现在垂直于x轴的表面上，只是电荷的极性相反，如图3-28c所示。若将x、y轴方向施加的压力