《超聲傳感器zqj》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-04-18 18:28 本頁(yè)面
【正文】 拉力）的作用下產(chǎn)生形變，從而使物質(zhì)本身極化，在物體相對(duì)的表面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷，這一效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。 其物理機(jī)理如圖 11所示。通常具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)同時(shí)也具有逆壓電效應(yīng)，即當(dāng)對(duì)施加電壓后會(huì)發(fā)生變形。超聲波探頭利用逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，而利用壓電效應(yīng)接收超聲波。 石英晶體結(jié)構(gòu) 拉力作用下的極化 晶體的宏觀極化 圖 11 石英晶體的壓電效應(yīng) 專(zhuān) 題 實(shí) 驗(yàn) （ a） 晶體振動(dòng) (b) 脈沖波 圖 12 脈沖超聲波的產(chǎn)生 壓，則晶片發(fā)生彈性形變，隨后發(fā)生自由振動(dòng)，并在晶片厚度方向形成駐波，如圖 12(a)所示。如果晶片的兩側(cè)存在其它彈性介質(zhì)，則會(huì)向兩側(cè)發(fā)射彈性波，波的頻率與晶片的材料和厚度有關(guān)。 脈沖超聲波的產(chǎn)生及其特點(diǎn) 用于產(chǎn)生和接收超聲波的材料一般被制成片狀（晶片），并在其正反兩面鍍上導(dǎo)電層（如鍍銀層）作為正負(fù)電極。如果在電極兩端施加一脈沖電 適當(dāng)選擇晶片的厚度，使其產(chǎn)生彈性波的頻率在超聲波頻率范圍內(nèi)，則該晶片即可產(chǎn)生超聲波。在晶片的振動(dòng)過(guò)程中，由于能量的減少，其振幅也逐漸減小，因此它發(fā)射出的是一個(gè)超聲波波包，稱為脈沖波，如圖 12（ b）所示。 專(zhuān) 題 實(shí) 驗(yàn) 如果片內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直于晶片平面，那么晶片向外發(fā)射的就是超聲波。超聲波在介質(zhì)中傳播可以有不同形式，它取決于介質(zhì)可以承受何種作用力以及如何對(duì)介質(zhì)激發(fā)超聲波。通常有如下三種： 縱波波型： 當(dāng)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與超聲波的傳播方向一致時(shí)，此超聲波為縱波波型。任何固體介質(zhì)當(dāng)其體積發(fā)生交替變化時(shí)均能產(chǎn)生縱波 。 橫波波型： 當(dāng)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與超聲波垂直時(shí)，此種超聲波為橫波波型。由于固體介質(zhì)除了能承受體積變形外，還能夠承受切變變形。當(dāng)其中剪切力交替作用于固體介質(zhì)時(shí)均能產(chǎn)生橫波。橫波只能在固體介質(zhì)中傳播。 超聲波波型及換能器種類(lèi) 表面波波型： 是沿著固體表面?zhèn)鞑サ木哂锌v波和橫波的雙重性質(zhì)的波。表 面波可以看成是由平行于表面的縱波和垂直于橫波的橫波合成，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡為一橢圓，在距表面 1/4波長(zhǎng)深處振幅最強(qiáng)，隨著深度的增加很快率減，實(shí)際上離表面一個(gè)波長(zhǎng)以上的地方，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅已經(jīng)很微弱了。 專(zhuān) 題 實(shí) 驗(yàn) （ a） （ b） 1外殼 2晶片 3吸收背襯 4電極接線 5匹配電感 6接插頭 7a保護(hù)膜 7b斜楔 圖 13 直探頭和斜探頭的基本結(jié)構(gòu)（ a）直探頭（ b）斜探頭 圖 14 可變角探頭示意圖 常用的超聲波探頭有直探頭和斜探頭兩種，其結(jié)構(gòu)如圖 13所示。探頭通過(guò)保護(hù)膜或斜楔向外發(fā)射超聲波；吸收背襯的作用是吸收晶片向背面發(fā)射的聲波，以減少雜波；匹配電感的作用是調(diào)整脈沖波的波形。一般，直探頭產(chǎn)生縱波，斜探頭產(chǎn)生橫波或表面波。另一種可變角探頭，如圖 14所
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