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2025-06-23 06:30本頁面
【正文】 第 7章 其他傳感器技術 超聲波傳感器 超聲技術是一門以物理、電子、機械及材料學為基礎、在各行各業(yè)都得到使用的通用技術之一。 超聲檢測的物理基礎 超聲波傳感器及應用 超聲波傳感器 超聲檢測的物理基礎 振動在彈性介質內的傳播稱為波動，簡稱波。頻率在 3 108～ 3 1011Hz之間的波，稱為 微波 。以水為例，當蒸餾水溫度在 0～ 74℃ 時，聲速隨溫度的升高而增加，在 74℃ 時達到最大值，大于 74℃ 后，聲速隨溫度的增加而減小。 ?在固體中，縱波、橫波及表面波三者的聲速間有一定的關系：通常可認為 橫波聲速為縱波的一半，表面波聲速為橫波聲速的 90%。 波的反射和折射 聲波從一種介質傳播到另一種介質時，在兩個介質的分界面上一部分聲波被反射，另一部分透射過界面，在另一種介質內部繼續(xù)傳播。如圖 74所示。 式中， α為入射角， α α2為縱波與橫波的反射角， ?、 ? 為縱波與橫波的折射角； cL、 cL cL2分別為入射介質、反射介質與折射介質內的縱波速度， cscs2分別為反射介質與折射介質內的橫波速度。 （ 1）縱波全反射：折射波中便只有橫波存在 （ 2）橫波全反射：介質的分界面上只傳播表面波。在平面波的情況下，距離聲源 ?處的聲壓和聲強的衰減規(guī)律如下： 超聲波的衰減 0 xxP P e ???20 xxI I e ??? （ 74） （ 75） ? 超聲波檢測中，首先要把超聲波發(fā)射出去，然后再把超聲波接收回來，變換成電信號，完成這一工作的裝置就是 超聲波傳感器 ，也稱為超聲波換能器或超聲波探頭。 超聲波傳感器及應用 超聲波探頭 1 超聲波探頭 圖 76為壓電式探頭結構圖，它主要由壓電晶片、吸收塊（阻尼塊）、保護膜、引線等組成。 根據(jù)聲波在工件中反射的情況不同而探測工件內部的情形。 光纖傳感器基礎 光纖傳感器 光纖傳感器 光纖傳感器基礎 如圖 78所示。纖芯和包層通常由不同摻雜的石英玻璃制成。在包層外面還常有一層保護套以增加機械強度。當光線射入一個端面并與光纖軸線成 ?i角時，在端面發(fā)生折射進入光纖后，又以 ?i角入射至纖芯與包層的界面，這時光線有一部分透射到包層，一部分反射回纖芯。這就是光纖傳光的工作基礎。 ?通常纖芯 直徑較粗 時，能傳播幾百個以上的模，而 纖芯很細 時，只能傳播一個模。 光纖傳感器 ? 光纖傳感器一般可分為兩大類：一類是 功能型傳感器(Function Fiber Optic Sensor)，又稱 FF型光纖傳感器；另一類是 非功能傳感器 (NonFunction Fiber Optic Sensor)，又 NF型光纖傳感器。 光纖傳感器的分類 光纖傳感器的應用 光纖角速度傳感器，又名光纖陀螺，它是一種由單模光纖做光通路的薩格奈克（ Sagnac）干涉儀。光在 A點入射，并被分束板分成等強的兩束。透射光 b被反射鏡反射回來后又被分束板反射，進入光纖環(huán)沿著圓形環(huán)路順時針方向傳播。 其中 l=2πR， 表示光纖環(huán)的周長 。 兩束光的光程差 ?L與輸入角速度 ?成正比。兩束光之間的相移 ??為： 光纖傳感器的應用 24
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