波傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-10 23:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在電基片內(nèi)部的電場分布如圖所示。該電場可分解為垂直與水平兩個分量 EV和 EH。由于基片的逆壓電效應(yīng)，這個電場使指條電極間的材料發(fā)生形變，使質(zhì)點發(fā)生位移， EH使質(zhì)點產(chǎn)生平行于表面的壓縮 (膨脹 )位移， EV則產(chǎn)生垂直于表面的剪切位移。這種周期性的應(yīng)變就產(chǎn)生沿叉指換能器兩側(cè)表面?zhèn)鞑コ鋈サ?SAW，其頻率等于所施加電信號的頻率。 叉指換能器的基本結(jié)構(gòu) 叉指電極下某一瞬間的電場分布 2. 聲表面波諧振器 聲表面波諧振器有兩種實現(xiàn)方式。一種以聲表面波諧振子(SAWR—— Surface Acoustic Wave Resonator)為核心，一種以聲表面波延遲線為核心，再配以適當(dāng)?shù)姆糯笃鹘M成。由 SAWR構(gòu)成的聲表面波諧振器是目前在甚高頻和超高頻段實現(xiàn)高 Q值的唯一器件。 SAWR由一對叉指換能器及金屬柵條式反射器構(gòu)成，如圖所示 一 對一 對 叉 指 換 能 器反 射 柵 條反 射 柵 條SAWR基本結(jié)構(gòu) 聲表面波傳感器的應(yīng)用 1. SAW壓力傳感器 SAW壓力傳感器通常采用周邊固定的石英膜片為敏感元件。由于敏感膜片受到的壓力與該作用力引起的 SAW振蕩器輸出頻率的變化具有對應(yīng)關(guān)系，因此通過測量 SAW的輸出頻率偏移，即可得知壓力的大小。下面是 SAW壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理圖。 放 大 器頻 率 輸 出膜 片S A W諧 振 器氣 體SAW壓力傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖 2. SAW氣敏傳感器 在 SAW氣敏傳感器中，要使 SAW器件對某些特殊氣體敏感，需要在延遲線的兩個叉指換能器之間，即聲表面波的傳播路徑上敷設(shè)一層具有特殊選擇性的吸附膜，該吸附膜只對所需敏感的氣體有吸附作用。吸附膜吸收了環(huán)境中的某種特定氣體，使基片表面性氣體成分的含量增多。為了實現(xiàn)對環(huán)境溫度變化的補(bǔ)償， SAW氣敏傳感器大多采用雙通道延遲線結(jié)構(gòu)。 氣敏傳感器的原理結(jié)構(gòu) 超聲波傳感器 超聲波技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械及材料學(xué)為基礎(chǔ)的各行各業(yè)都要使用的通用技術(shù)之一。超聲波技術(shù)是通過超聲波產(chǎn)生、傳輸及接收的物理過程完成的。通常， 20kHz以上頻率的高頻聲波稱為超聲波。超聲波的應(yīng)用都必須借助于超聲波探頭(換能器或傳感器 )來實現(xiàn)。目前，超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金、船舶、機(jī)械、醫(yī)療等各個工業(yè)部門的超聲探傷、超聲清洗、超聲焊接、超聲檢測和超聲醫(yī)療等方面，無論在使用效果、經(jīng)濟(jì)價值以及適用范圍方面，都有著良好的發(fā)展前景。 超聲波具有以下四個基本特性 : 上述基本特性使超聲波在媒體中產(chǎn)生如下效應(yīng)：機(jī)械效應(yīng)、熱學(xué)效應(yīng)、空化效應(yīng)、聲流效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)。超聲波的波型、轉(zhuǎn)換方式以及傳輸速度等方面同聲波一致。 超聲波傳感器的工作原理 超聲波傳感器是檢測伴隨超聲波傳播的聲壓或介質(zhì)形變的裝置。利用壓電效應(yīng)、電應(yīng)變效應(yīng)、磁應(yīng)變效應(yīng)、光彈性效應(yīng)等應(yīng)變與其它物理特性相互作用的方法，或用電磁的、靜電的或光學(xué)的手段等可檢測由聲壓作用產(chǎn)生的振動。超聲檢測技術(shù)的基本原理通常是利用某種待測的非聲量 (如密度、濃度、強(qiáng)度、彈性、硬度、粘度、溫度、流量、液面、厚度、缺陷等 )與某些描述媒質(zhì)聲學(xué)特性的超聲量 (如聲速、衰減、聲阻抗等 )之間存在著的直接或間接關(guān)系，在探索到這些關(guān)系的規(guī)律之后就可通過超聲量的測定來測出那些待測的非聲量。 超聲波傳感器的敏感元件多用壓電晶體，依據(jù)的原理是壓電效應(yīng)。 右圖是超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖。它采用雙晶振子，即把雙壓電片以相反極化方向黏在一起，在長度方向上，一片伸長，另一片就縮短。在雙晶振子的兩面涂敷薄膜電極，分別用引線接到兩個電極上。雙晶振子為正方形，正方形的左右兩邊由圓弧形凸起部分支撐著， 這兩處的支點就成 為振子振動的節(jié)點。 金屬板的中心有圓 錐形振子，發(fā)送超 聲波時，圓錐形振 子有較強(qiáng)的方向性， 高效率地發(fā)送超聲 波。接收超聲波時， 超聲波的振動集中 于振子的中心，產(chǎn) 生高頻電壓。 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖 下圖是雙晶振子超聲波傳感器的工作原理示意圖。若在雙晶振子上施加 40kHz的高頻電壓，根據(jù)逆壓電效應(yīng)，壓電陶瓷片a、 b就隨所加的高頻電壓極性伸長與縮短，于是就發(fā)送 40kHz頻率的超聲波。超聲波以疏密波形式傳播，送給超聲波接收器。圖中接收器中也有與發(fā)射器結(jié)構(gòu)相同的雙晶振子，若接收到發(fā)
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