傳感器原理及工程應(yīng)用(第三版)郁有文1-5第10章-wenkub
2023-03-17 20:23:43 本頁面
【正文】 聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì) ， 在兩個介質(zhì)的分界面上一部分聲波被反射 , 另一部分透射過界面 ， 在另一種介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播 。 （ 101） 第 10章 超聲波傳感器 表 101 0～ 100℃ 范圍內(nèi)蒸餾水聲速隨溫度的變化 第 10章 超聲波傳感器 表 101 0～ 100℃ 范圍內(nèi)蒸餾水聲速隨溫度的變化 第 10章 超聲波傳感器 從表 101可見 ， 蒸餾水溫度在 0～ 100℃ 范圍內(nèi) ， 聲速隨溫度的變化而變化 ， 在 74℃ ， 大于 74℃ ， 聲速隨溫度的增加而減小 。 ① 縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致的波 ， 它能在固體 、 ② 橫波：質(zhì)點振動方向垂直于傳播方向的波 ， 它只能在固體介質(zhì)中傳播； ③ 表面波：質(zhì)點的振動介于橫波與縱波之間 ， 沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑?， 其振幅隨深度增加而迅速衰減的波 ， 表面波只在固體的表面?zhèn)鞑?。 其頻率在16~2 104 Hz之間 ， 能為人耳所聞的機械波 ， 稱為聲波；低于 16 Hz的機械波 ， 稱為次聲波；高于 2 104 Hz的機械波 ， 稱為超聲波 , 如圖 101所示 。 頻率在 3 108~3 1011 Hz之間的波 ， 稱為微波 。 第 10章 超聲波傳感器 超聲波的傳播速度與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān) 。 此外 ， 水質(zhì) 、 壓強也會引起聲速的變化 。 這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射 ， 如圖102所示 。 同理 ， 當 ρ1c1 ρ2c2時 ， 反射系數(shù) R≈1，聲波在界面上幾乎全反射 。 第 10章 超聲波傳感器 超聲波的衰減 聲波在介質(zhì)中傳播時 ， 隨著傳播距離的增加 ， 能量逐漸衰減 ， 其衰減的程度與聲波的擴散 、 散射及吸收等因素有關(guān) 。 散射衰減是指超聲波在介質(zhì)中傳播時 ， 固體介質(zhì)中的顆粒界面或流體介質(zhì)中的懸浮粒子使聲波產(chǎn)生散射 ， 其中一部分聲能不再沿原來傳播方向運動 ， 而形成散射 。 超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式 、 磁致伸縮式 、 電磁式等 ， 其中以壓電式最為常用 。 壓電晶片多為圓板形 ， 厚度為 δ。 如果沒有阻尼塊 ， 當激勵的電脈沖信號停止時 ， 晶片將會繼續(xù)振蕩 ， 加長超聲波的脈沖寬度 ， 使分辨率變差 。 單換能器的傳感器發(fā)射和接收超聲波使用同一個換能器 ， 而雙換能器的傳感器發(fā)射和接收各由一個換能器擔任 。 超聲波發(fā)射和接收換能器也可以安裝在液面的上方 ， 讓超聲波在空氣中傳播 ， 如圖 104（ b） 所示 。 第 10章 超聲波傳感器 從以上公式中可以看出 ， 只要測得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時間間隔 ， 便可以求得待測的物位 。 第 10章 超聲波傳感器 超聲波流量傳感器 超聲波流量傳感器的測定方法是多樣的 ， 如傳播速度變化法 、 波速移動法 、 多卜勒效應(yīng)法 、 流動聽聲法等 。 如設(shè)順流方向的傳播時間為 t1， 逆流方向的傳播時間為 t2， 流體靜止時的超聲波傳播速度為 c， 流體流動速度為 v， 則 vcLtvcLt????21
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