基于超聲波測(cè)量流量的傳感器(編輯修改稿)
2025-08-23 05:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變，輸出電壓的頻率與動(dòng)態(tài)力的頻率相同。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)（電壓）作用時(shí)，這些電介質(zhì)晶體會(huì)在一特定的晶體軸方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力；當(dāng)外加電場(chǎng)消失時(shí)，這些變形或壓力也隨之消失，此種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)，或稱(chēng)電致伸縮現(xiàn)象。因此，壓電效應(yīng)具有“雙向性”的特點(diǎn)，壓電元件可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能間的雙向轉(zhuǎn)換，如圖2所示。 在壓電式超聲換能器中，常用的壓電材料有石英(SiO2)，鈦酸鋇(BaTiO3)，鋯鈦酸鉛（PZT），偏鈮酸鉛(PbNb2O6)等。換能器由于其結(jié)構(gòu)不同，可以分為直探頭式、斜探頭式、雙探頭式……等各種。本文采用的是直探頭式即直式換能器直式探頭換能器可以發(fā)射和接收縱波。它主要由壓電元件、阻尼塊（吸收塊）及保護(hù)膜組成，其基本結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。壓電片1是換能器中的主要元件，大多做成圓板形。壓電片的厚度與超聲波頻率成反比。例如，鋯鈦酸鉛的頻率厚度常數(shù)為1890kHz/mm。壓電片的直徑和擴(kuò)散角成反比。壓電片的兩面敷有銀層，作為導(dǎo)電的極板，壓電片的底面接地線，上面接導(dǎo)線引至電路中。為了避免壓電片與被測(cè)體直接接觸而磨損壓電片，在壓電片下粘合一層保護(hù)膜2,保護(hù)膜有軟性保護(hù)膜和硬性保護(hù)膜兩種。軟性的可用薄塑料膜（），它與表面粗糙的工件接觸較好。硬性的可用不銹鋼片或者陶瓷片，保護(hù)膜的厚度為二分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)（在保護(hù)膜中的波長(zhǎng)），聲波穿透率最大；厚度為四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，穿透率最小。保護(hù)膜材料性質(zhì)要注意聲阻抗的匹配，設(shè)保護(hù)膜的聲阻抗為Z，晶體的聲阻抗為，被測(cè)工件的聲阻抗為,則最佳條件為：。壓電片與保護(hù)膜粘合后，諧振頻率將降低。阻尼塊又稱(chēng)吸收塊(圖3中的零件3)，其作用為降低壓電片的機(jī)械品質(zhì)因素Qm,吸收聲能量。如果沒(méi)有阻尼塊，電振蕩脈沖停止時(shí)，壓電片因慣性作用，仍繼續(xù)振動(dòng)，加長(zhǎng)了超聲波的脈沖寬度，是盲區(qū)擴(kuò)大，分辨率差。當(dāng)吸收塊的聲阻抗等于晶體的聲阻抗時(shí)，效果最佳 。 超聲波傳感器的參數(shù)包括：（1） 工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也高。
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1