[機(jī)械儀表]超聲波傳感器-wenkub
2023-04-06 08:59:30 本頁(yè)面
【正文】 洗正是利用液體中氣泡破裂所產(chǎn)生的沖擊波來(lái)達(dá)到 清洗和沖刷工件內(nèi)外表面 的作用。 蝙蝠依靠超聲波定位 超聲波與可聞聲波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特點(diǎn)。 次聲波炸彈 （ 20Hz~20kHz） 美妙的音樂(lè)可使人陶醉。 超聲波的特性： 指向性好，能量集中 。2022/4/12 1 機(jī)電類(lèi) 《 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用 》 多媒體課件 （共 13章，第七章） 統(tǒng)一書(shū)號(hào)： ISBN 9787111343004 課程配套網(wǎng)站 或 2022年 7月版 第七章 超聲波傳感器 本章介紹 超聲波的物理基礎(chǔ) ， 超聲波換能器 的 分類(lèi)、結(jié)構(gòu)，耦合技術(shù) 等，介紹超聲波在檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用，也涉及無(wú)損探傷 的原理、方法及設(shè)備。 1MHz的超聲波的能量 ,相當(dāng)于振幅相同 ,頻率為 1000Hz可聞聲波的 100萬(wàn)倍 ,能穿透幾米厚的鋼板 ,而能量損失不大。 280Hz~2560Hz頻率段稱(chēng)為中高聲頻。 超聲波霧化器 超聲波加濕器 壓電陶瓷或磁致伸縮材料在高電壓窄脈沖作用下，可得到較 大功率的超聲波 ，可以被 聚焦 ，能用于 集成電路及塑料的焊接。 超聲清洗多用于半導(dǎo)體、機(jī)械、玻璃、醫(yī)療儀器等行業(yè)。 超聲波的 波型 分類(lèi) 1－超聲波發(fā)生器 2－鋼材 縱波 縱波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向 表面波在鋼材表面的傳播 縱波在鋼材中的傳播 橫波 縱波（疏密波）縱波 。 表面波 能量集中于表面附近的彈性波。s 在聲束橫截面的中心軸線(xiàn)上 ， 超聲波最強(qiáng) ， 且隨著擴(kuò)散角度的增大而減小 。 界面一側(cè)的總聲壓等于另一側(cè)的總聲壓 ， 壓強(qiáng)處于平衡狀態(tài) 。 2） 當(dāng)超聲波從聲阻抗 （ Z1） 低的介質(zhì)射向聲阻抗（ Z2） 高的介質(zhì)時(shí) ， 反射聲壓 pr與入射聲壓 pi相位相同 ， 但透射聲壓 pd卻大于入射聲壓 p i （ 能量仍然守恒 ） 。s本例中， 透射率 d高達(dá) %， 而反射率也較大， γ達(dá) %，必須予以吸收，才不至于造成干擾。如果鋼板的底面是與空氣交界時(shí)，則泄漏量就更小了。而 在固體、液體中則選用較高的超聲頻率（ MHz數(shù)量級(jí)） 。 各種超聲波探頭 常用頻率范圍： ~10MHz，常見(jiàn)晶片直徑： 5~30mm 接觸式直探頭（縱波垂直入射到被檢介質(zhì)） 外殼用金屬制作，保護(hù)膜用硬度很高的耐磨材料制作，防止壓電晶片磨損。由 1887 年首先指出其存在而得名。多用于金屬薄板的無(wú)損探傷。 雙晶探頭的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜些，但 檢測(cè)準(zhǔn)確度比單晶直探頭高 ，且超聲信號(hào)的反射和接收的控制電路簡(jiǎn)單 。 聚焦探頭原理及外形 水浸聚焦探頭 超聲波探頭中的壓電陶瓷芯片 將 數(shù)百伏 的超聲電脈沖 加到壓電晶片上，利用 逆壓電效應(yīng) ，使晶片發(fā)射出持續(xù)時(shí)間很短的超聲振動(dòng)波。 在工業(yè)中，經(jīng)常使用耦合劑，使之 充滿(mǎn)在接觸層中，起到傳遞超聲波的作用 。 超聲發(fā)射器與接收器置于同側(cè)的屬于反射型 。 F1發(fā)射的超聲波到達(dá) F2的時(shí)間較短 頻率差法測(cè)量流量原理 ： F F2 是完全相同的超聲探頭，安裝在管壁外面，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)的控制，交替地作為超聲波發(fā)射器與接收器用。順流發(fā)射頻率 f1與逆流發(fā)射頻率 f 2的頻率差 ? f與被測(cè)流速 v成正比 。 頻率法測(cè)得的流速 v約等于管道截面 的平均流速 ， 所以體積流量 qV為： 2c o s ( c o s ) s in/ s inc v c vfDD? ? ??????2π Δ4 s i n 2VDfq?? 多普勒法測(cè)量流量 所謂多普勒效應(yīng) （ Doppler effect） 是指運(yùn)動(dòng)物體迎著波源運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 波被壓縮 ， 波長(zhǎng)變得較短 ， 頻率變得較高；當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體背著波源運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 會(huì)產(chǎn)生相反的效應(yīng) 。 多普勒效應(yīng) 前進(jìn)方向的頻率升高 如果波源和觀察者之間有 相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，那么觀察者 接收到的頻 率 和波源的頻率就不相同 了，這種現(xiàn)象叫做 多普勒效應(yīng) 。 當(dāng)被測(cè)雜質(zhì)斷斷續(xù)續(xù)時(shí)，就必須在放大電路之后，引入 鎖相環(huán)，鎖存住粒子斷續(xù)之前的 fd。測(cè)出從發(fā)射超聲波脈沖到接收超聲波脈沖所需的時(shí)間 t，再乘以空氣的聲速（ 340m/s），就是超聲脈沖在 被測(cè)距離所經(jīng)歷的路程，除以 2就得到距離。 計(jì)算出發(fā)射到接收的時(shí)間 t， 按右式計(jì)算出探頭與人體頭部之間的距離 x，就可以得到人的身高 h。已知水底與超聲探頭的間距 h2為 10m，反射小板與探頭的間距 h0為 ，求液位 h。 第四節(jié) 無(wú)損探傷 一、無(wú)損探傷的 基本概念 人們?cè)谑褂酶鞣N材料（尤其是金屬材料）的長(zhǎng)期實(shí)踐中，觀察到大量的斷裂現(xiàn)象，它曾給人類(lèi)帶來(lái)許多災(zāi)難事故。 近年來(lái) ， 無(wú)損探傷已逐步 從NDT向 NDE過(guò)渡 。 磁粉檢測(cè)法（對(duì)內(nèi)部裂紋的檢測(cè)靈敏度不高） 磁懸液 磁粉檢測(cè)儀 將 磁懸液 噴灑在工件表面，將電流檢測(cè)頭壓在在被測(cè)工件上 ，通以百安培的電流 ， 工件中將產(chǎn)生磁場(chǎng) ，工件表面的裂紋可因 磁粉的不均勻分布而顯示出來(lái) 。 計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù) (CT)探傷 CT 是基于 射線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用 原理，通過(guò)投影重建方法獲取被檢測(cè)物體的 數(shù)字圖像 ，解決了傳統(tǒng) X射線(xiàn)攝影裝置的影像重疊、密度分辨率 低等缺點(diǎn)。求 ： 1） t ? 及 tF ； 2）鋼板的厚度 ? 及缺陷與表面的距離 xF 。 2022/4/12 121 管道環(huán)焊縫 超聲波檢測(cè)裝置 管道環(huán)焊縫超聲
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