射線及波式傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-26 00:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 液體中的傳播速度 在氣體和液體中的傳播速度 CgL 式中： ρ — 介質(zhì)的密度； Ba — 絕對壓縮系數(shù)（ B為容變模量）。第 11章 射線及波式傳感器 u 超聲波在固體中的傳播速度 ① 縱波在固體介質(zhì)中傳播的聲速 固體中縱波的傳播速度與介質(zhì)形狀有關(guān)。 （細(xì)棒） （薄板） （無限介質(zhì)） 式中 E — 楊氏模量； μ— 泊松比； K — 體積彈性模量； G — 剪切彈性模。 ② 橫波聲速（無限介質(zhì)）固體中， μ 介于 0～ ，因此一般可視為橫波聲速為縱波的一半。 第 11章 射線及波式傳感器 2）超聲波的物理性質(zhì)u超聲波的反射和折射 當(dāng)超聲波傳播到兩種特性阻抗不同介質(zhì)的分界面上時，一部分聲波被反射；另一部分透射過界面，在相鄰介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象稱之為聲波的反射和折射。如下圖所示。 聲波的反射系數(shù) R和透射系數(shù) T可分別由如下兩式求 式中α、 β — 為聲波的入射角和折射角；ρ 1 c ρ 2 c2 — 分別為兩介質(zhì)特性阻抗，其中 c1和 c2分別為反射波和折射波的速度。 第 11章 射線及波式傳感器 反射角、折射角與兩個介質(zhì)中的速度滿足折射定律： 如果 sin a＞ c1/ c2， 入射波完全被反射，在相鄰介質(zhì)中沒有折射波，成為全反射。 如果聲波斜入射到兩固體介質(zhì)界面或兩粘滯彈性介質(zhì)界面時，一列斜入射的縱波不僅會產(chǎn)生反射縱波和折射縱波，而是還產(chǎn)生反射橫波和折射橫渡。 當(dāng)超聲波垂直人射界面時，即α ＝ β ＝ 0， 則 第 11章 射線及波式傳感器 超聲波的衰減 超聲波在一種介質(zhì)中傳播時，其聲壓和聲強(qiáng)按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減。在平面波的情況下，距離聲源 x處的聲壓 p和聲強(qiáng) I衰減規(guī)律如下： 式中 p0、 I0 — 距離聲源 x ＝ 0處的聲壓和聲強(qiáng)； x — 觀測點與聲源間的距離； A— 衰減系數(shù)，單位為 Np/cm(奈培 /厘米 )。實際使用時，常采用 103dB/mm為單位。 例如，若衰減系數(shù)為 1dB/mm， 聲波穿透 1mm則衰減 1dB； 聲波穿透 20mm， 1dB/mm20mm＝ 20dB， 即衰減 90％。 (3)超聲波的干涉 如果在同一種介質(zhì)中傳播頻率相同、振動方向相同兩列及以上的聲波，就會產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。 第 11章 射線及波式傳感器 超聲波的波型轉(zhuǎn)換 當(dāng)超聲波以某一角度入射到第二介質(zhì) (固體 )界面上時，除有縱波的反射、折射外，還會有橫波的反射和折射。在一定條件下，還能產(chǎn)生表面波。它們符合幾何光學(xué)中的反射定律，即 式中： a — 入射角； a a 2 — 縱波與橫波的反射角； γ、 β — 縱波與橫波的折射角； cL、 cL cL2 — 入射介質(zhì)、反射介質(zhì)、 折射介質(zhì)內(nèi)的縱波速度； cS c S 2 — 反射介質(zhì)、折射介質(zhì)內(nèi) 的橫波速度。若介質(zhì)為液體或氣體，則僅有縱波。利用上式可以實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換。 第 11章 射線及波式傳感器 超聲波傳感器 能將（交流）電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動而向介質(zhì)中輻射（發(fā)射）超聲波，或?qū)⒊晥鲋械臋C(jī)械振動轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號的裝置稱為超聲波換能器（或稱為探測器、傳感器、探頭）。超聲波傳感器一般都是可逆的，既能發(fā)射也能接收發(fā)射超聲波。 超聲波探頭按其結(jié)構(gòu)可分為直探頭、斜探頭、雙探頭、液浸探頭和聚焦探頭等。超聲波探頭按其工作原理又可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等。最常用的是中壓電式探頭。 第 11章 射線及波式傳感器 1） 普通型超聲波傳感器 ⑴ 直探頭 壓電式直探頭主要由 壓電晶片、吸收塊 (阻尼塊 )、保護(hù)膜組 等成，其結(jié)構(gòu)如圖 108所示。壓電晶片多為
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