傳感器原理及工程應(yīng)用(第三版)郁有文1-5第10章-文庫吧資料
2025-03-02 20:23本頁面
【正文】 下 ， 它的測量誤差為 177。 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 圖 104 幾種超聲物位傳感器的結(jié)構(gòu)原理示意圖 (a) 超聲波在液體中傳播； (b) 超聲波在空氣中傳播 第 10章 超聲波傳感器 對于單換能器來說， 超聲波從發(fā)射器到液面， 又從液面反射到換能器的時間為 22cthcht??則 （ 109） （ 1010） 式中： h—— 換能器距液面的距離； c—— 超聲波在介質(zhì)中傳播的速度。 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 。 超聲波發(fā)射和接收換能器可設(shè)置在液體介質(zhì)中 ， 讓超聲波在液體介質(zhì)中傳播 ， 如圖 104（ a） 所示 。 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 。 如果從發(fā)射超聲脈沖開始 ， 到接收換能器接收到反射波為止的這個時間間隔為已知 ， 就可以求出分界面的位置 ， 利用這種方法可以對物位進行測量 。 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 。 壓電晶片的兩面鍍有銀層 ， 作導電的極板 。 壓電晶片多為圓板形 ， 厚度為 δ。 它是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來工作的：逆壓電效應(yīng)將高頻電振動轉(zhuǎn)換成高頻機械振動 ， 從而產(chǎn)生超聲波 ， 可作為發(fā)射探頭； 而正壓電效應(yīng)是將超聲振動波轉(zhuǎn)換成電信號 ， 可作為接收探頭 。 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 。 吸收衰減是由于介質(zhì)粘滯性 ， 使超聲波在介質(zhì)中傳播時造成質(zhì)點間的內(nèi)摩擦 ， 從而使一部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能 ， 通過熱傳導進行熱交換 ， 導致聲能的損耗 。 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 。 第 10章 超聲波傳感器 聲波在介質(zhì)中傳播時 ， 能量的衰減決定于聲波的擴散 、 散射和吸收 。 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) 。s), 空氣的特性阻抗為 ρ2c2 = 429 106 kg/(m2 同理 ， 當 ρ1c1 ρ2c2時 ， 反射系數(shù) R≈1，聲波在界面上幾乎全反射 。 當波在界面處產(chǎn)生折射時 ，入射角 α的正弦與折射角 β的正弦之比 ， 等于入射波在第一介質(zhì)中的波速 c1與折射波在第二介質(zhì)中的波速 c2之比 ， 即 21sinsincc???（ 102） 聲波的反射系數(shù)和透射系數(shù)可分別由如下兩式求得 : 211220 coscos?????????ccIIR r????(103) 第 10章
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