超聲波傳感器ppt課件-展示頁
2025-01-24 13:17本頁面
【正文】 C = f λ ◆表 91為超聲波在各種介質(zhì)中的波速，圖 93所示為超聲波在空氣、水、金屬中的波長與周期波數(shù)的關(guān)系，圖中以實(shí)線和虛線區(qū)分超聲波的使用范圍。 圖 (d)為表面波（ Surface Wave）又稱 Rayleigh 。 圖 (b)為縱波，比起圖 (a)的縱波，波速 慢了許多，主要是因?yàn)榇祟惪v波是在 直徑較小的棒中傳輸。但是聽到、聽不到只是人耳的感覺問題，有時(shí)為了配合使用，也將頻 率降至 10KHz， 但有時(shí)也可能 將頻率升到 1000MHz。一般人耳可聽見的聲波數(shù)范圍為 16Hz— 20KHz，但此頻率范圍的界限與音的強(qiáng)度或個(gè)人聽覺有關(guān)系，所以一般人耳的感音范圍大致可繪成如果 91所示的關(guān)系圖。 超聲波及其性質(zhì) 超聲波的頻率范圍 人聽到響聲是由于樂器的振動(dòng)，經(jīng)過周圍的空氣，傳送到人耳，振動(dòng)耳膜，使聽覺神經(jīng)感受到響聲。第 9章 超聲波傳感器 超聲波及其性質(zhì) 1 超聲波發(fā)生法與振動(dòng)因子的設(shè)計(jì) 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu) 3 超聲波傳感器的基本電路 4 2 5 超聲波傳感器的應(yīng)用 概述 超聲技術(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。 ◆我國對(duì)超聲波技術(shù)及其傳感器的研究十分活躍，目前超聲波技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冶金、船舶、機(jī)械、醫(yī)療等各個(gè)工業(yè)部門的超聲清洗、超聲焊接、超聲加工、超聲檢測和超聲醫(yī)療等方面。 ◆音的高低取決于振動(dòng)數(shù)的多少，音的強(qiáng)弱取決于振幅的大小。 超聲波及其性質(zhì) ◆超聲波的聲波數(shù)下限當(dāng)然也不易決定，通常將 20KHz以上的音波稱為超聲波（ Ultrasonic wave）。 圖 91 人耳感音頻率范圍 超聲波及其性質(zhì) ◆ 超聲波的發(fā)射方式不同，造成了超聲波種類的不同，大致上可 分 為五類，如圖所示，圖（ a）的縱波 （ Longitudinal Wave）又稱壓縮波 （ Compression Wave），介質(zhì)粒子的振 動(dòng)與波的進(jìn)行方向一致，專供強(qiáng)力超 聲波的運(yùn)用。 超聲波及其性質(zhì) 圖 (c)為橫波（ Transverse Wave）又稱剪 斷波（ Shear Wave， S波）介質(zhì)粒子的 振動(dòng)與垂直波的進(jìn)行方向一致，常用于 超聲波探勘計(jì)等的計(jì)測。 圖（ e）為彎曲波（ Flexural Wave， Bending Wave），在沿波進(jìn)行方向的中心線上介質(zhì)粒子進(jìn)行橫振動(dòng)，接近介質(zhì)表面的粒子進(jìn)行壓縮、伸張運(yùn)動(dòng)。 超聲波及其性質(zhì) 介質(zhì) 縱波速度 105cm/sec 密度 ρg/cm3 聲音阻抗 ρc 105 鋁 鋼 鎳 鎂 銅 黃銅 鉛 水銀 玻璃 ~ ~ 聚乙烯 電木 水 變壓器油 空氣 表 91 超聲波在各種介質(zhì)中的速度 超聲波及其性質(zhì) 圖 93 空氣、水、金屬中的波長及頻率 超聲波及其性質(zhì) ◆由上所述可知，縱波的音速在常溫空氣中約 10 cm/s，在水中為 10 cm/s，鋁中為 6.22 10 cm/sec，如果發(fā)射一個(gè)超聲波的頻率為40KHz，則可利用 C = f λ求出，超聲波在空氣中，水中及鋁中的波長 λ為： ● 空氣中： ● 水中： ● 鋁中： 443 .4 1 0 0 .8 6 c m4 1 0?????541 .4 1 0 3 .5 c m4 1 0?????546 . 2 2 1 0 1 5 . 5 5 c m4 1 0?????4 55 超聲波及其性質(zhì) ◆理想情況下，超聲波發(fā)射出去后，會(huì)一邊擴(kuò)大，一邊直線前進(jìn)，只要介質(zhì)沒有吸收超聲波的性質(zhì)，超聲波的強(qiáng)度不論傳到任何地方都不會(huì)減弱。一般稱為吸收損失，也稱衰減。 圖 94 超聲波的衰減 超聲波的指向性 超聲波的指向性 如圖 95所示，使一個(gè)半徑為 R的圓 板波源呈活塞狀振動(dòng)，發(fā)射出具有 λ波長的超聲波，則其指向角 θ可以 表示為 sinθ=λ／ R。 。 圖 95 超聲波的指向性 超聲波及其性質(zhì) 超聲波的反射、透射與折射 ◆當(dāng)超聲波經(jīng)過性質(zhì)不同的介質(zhì)交界面時(shí)，一部分會(huì)反射，其余的會(huì)穿透過去。 ◆所謂特性阻抗即為介質(zhì)的密度（ ρ）與音速（ C）的乘積。超聲波射入交界面除了部分反射外，其
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