2017传感器技术超声波技术
超声波传感器技术的研究与应用
超声波传感器技术的研究与应用近年来，人们生活水平的提高，科技的不断发展，让我们的生活更加便捷和舒适。
其中，超声波传感器技术的研究与应用就是其中一个关键的因素。
一、超声波传感器技术的概述超声波传感器是一种广泛应用于物体检测和测距的技术，主要是通过超声波来实现测量。
其基本原理是：当超声波遇到障碍物时，会发生反射，并返回传感器。
传感器会测量反射回来的时间，并根据时间来计算距离。
因此，超声波传感器可以应用于多种场合，例如测量距离、检测物体是否存在等。
超声波传感器技术的应用非常广泛，其中最常见的就是汽车后方雷达探测器。
它可以帮助行车者更好地了解后方的情况，避免发生事故。
此外，超声波传感器还可以应用于医疗设备、机器人、空调等电器的运行控制等。
可以说，超声波传感器技术已经深入到我们生活的方方面面。
二、超声波传感器技术的优点相比其他测量方式，超声波传感器技术具有以下几个优点：1.高频信号：超声波传感器可在高频信号下工作，这意味着可以对极小的物体进行测量。
2.不受环境影响：超声波传感器可以在各种环境下使用，包括水和空气中。
3.非侵入性：传感器不需要直接接触被测物体，这有效地避免了污染和损坏。
三、超声波传感器技术的研究进展虽然超声波传感器技术已经广泛应用，但是仍有很多方面需要进一步的研究。
以下是几个超声波传感器技术方面的研究进展：1.传感器的选择：超声波传感器的选择关系到设备的准确测量和检测，因此如何选择最适合的传感器是一个值得研究的问题。
2.信号处理：超声波传感器的工作过程中需要进行信号处理，以最小化背景噪声的影响。
因此，如何优化信号处理是一个研究的重点。
3.电源：超声波传感器需要稳定的电源，但是其功耗却是一个不容忽视的问题。
如何在保证稳定电源的同时，尽可能的降低功耗是一个值得探讨的问题。
四、超声波传感器技术的未来发展从目前的研究进展，可以看出超声波传感器技术仍有很大的发展空间。
以下是未来超声波传感器技术的几个发展趋势：1.更高的精度：随着各种行业对精度的要求越来越高，超声波传感器技术也需要不断的改进来提高其精度。
超声波传感器名词解释
超声波传感器名词解释
超声波传感器是一种利用超声波技术来探测距离和物体位置的
电子设备。
超声波传感器通过发射超声波，并根据接收到的反射信号来确定物体的位置和距离。
它们通常由一个发射器和一个接收器组成，并使用一组微控制器来处理和分析信号。
超声波传感器被广泛应用于许多不同的领域，包括汽车制造、机器人技术、医疗设备和安防系统等。
例如，在汽车制造中，超声波传感器可以用来检测车辆周围的障碍物，从而帮助司机避免碰撞。
在机器人技术中，超声波传感器可用于测量机器人周围的物体距离和位置，以便机器人能够避开障碍物。
在医疗设备中，超声波传感器可用于测量人体内部器官的位置和大小，以帮助医生进行诊断和治疗。
在安防系统中，超声波传感器可用于检测入侵者的位置和活动，并触发安全警报。
总之，超声波传感器是一种非常有用的技术，可以在许多不同的应用中发挥作用，为我们的日常生活带来更多的便利和安全。
- 1 -。
无人机传感器技术 4.4.4 超声波探伤
4.4.4 超声波探伤超声波探伤是无损探伤技术中的一种主要的检测手段，它主要用于检测板材、管材、锻件和焊缝等材料中的缺陷（如裂缝、气孔、夹渣等）、测定材料的厚度、检测材料的晶粒、配合断裂力学对材料使用寿命进行评价等。
超声波探伤因具有检测灵敏度高、速度快、成本低等优点，而得到人们普遍的重视，并在生产实践中得到广泛的应用。
1.穿透法探伤穿透法探伤是根据超声波穿透工件后能量的变化状况来判断工件内部质量的方法。
穿透法探伤使用两个超声波探头，置于工件相对两面，一个发射声波，一个接收声波。
发射波可以是连续波，也可以是脉冲。
超声波穿透法探伤原理图如图4-13所示，当在探测中工件内无缺陷时，接收能量大，仪表指示值大；当工件内有缺陷时，因部分能量被发射，接收能量小，仪表指示值小。
根据接收探头接收到的能大小，就可以把工件内部的缺陷检测出来。
图4-13 超声波穿透法探伤原理图穿透法探伤可避免盲区，适用于自动探伤，适宜探测薄板和超声波衰减大的材料。
但探测灵敏度较低，不能发现小缺陷；根据能量的变化可判断有无缺陷，但不能定位；对两探头的相对距离和位置要求较高。
2.反射法探伤反射法探伤是以超声波在工件中反射情况的不同来探测工件内部缺陷的。
反射法探伤又分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法。
（1）一次脉冲反射法一次脉冲反射法是以一次底波为依据进行探伤的方法，如图4-14所示。
高频脉冲发生器产生脉冲（发射波）施加在探头上，激励探头的压电晶体振动，从而产生超声波。
超声波以一定速度向工件内部传播，一部分超声波遇到缺陷F 时反射回米，另一部分超声波继续传到工件底面B后反射回来，二者都被探头接收并转换成电脉冲。
发射脉冲T、缺陷脉冲F及底脉冲B经放大后，在显示屏上显示出来。
图4-14 发射法探伤原理若工件中没有缺陷，则超声波传到工件底部才发生反射，在荧光屏上只出现发射脉冲T和底脉冲B。
若工件中有缺陷，一部分脉冲在缺陷处产生反射，另一部分继续传播到工件底面产生反射，在荧光屏上除出现发射脉冲T和底脉冲B 外，还出现缺陷脉冲F。
超声波传感技术的基本原理
超声波传感技术的基本原理
超声波传感技术的基本原理
超声波传感技术（Ultrasonic Sensing Technology）是一种常用的非接触式传感技术，用于测量和监控物体表面形状、位置、距离、运动方向、温度和压力等，发展至今已经普及广泛应用于工业、医学、航空、安全等领域。
超声波传感技术的基本原理是将低或中频超声波发射到物体表面，当声波碰到物体时，它会反射回传感器，通过计算反射波来测量物体的距离、形状以及其他性质。
通过分析声波传播的频率和传播时间，可以精确测量物体的距离、速度和方向等。
超声波传感技术在传感器侧不受外界环境条件的影响，而且可以发射量的动态变化，因此它具有快速响应、精确测量、可靠性高、耐受能力强的优点。
此外，超声波传感技术基于物体表面的结构和材料的差异来检测物体的cu几何属性，这使得它特别适合近距离的物体检测和特征距离测量。
超声波传感技术在实际应用中也有其不足之处，其中最常见的就是受反射面的反射率影响而产生的精度误差和非接触测量坐标的时间复杂度问题。
另外，超声波传感技术也受反射物体的厚度和韧性的影响，所以在某些情况下测量的准确度可能会受到影响。
总之，超声波传感技术是一种非接触式的传感技术，具备快速响
应、精确测量、可靠性高等优点，已经普及广泛应用于各个领域。
在实际应用中，要尽量避免技术中的误差，以及在某些特殊情况下准确测量的受限。
超声波传感器技术
声波的衰减
声波在介质中传播时会被吸收而衰减，气体吸收最强 而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此， 对于一给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在 液体和固体中传播的距离短。另外，声波在介质中传播时， 衰减的程度还与声波的频率有关，频率越高，声波的衰减 也越大，因此，超声波比其他声波在传播时的衰减更明显。
超声波传感器原理
• 概念 为了以超声波作为检测手段，必须产生超 声波和接收超声波，变换成电信号，完成 这一过程的装置，就是超声波传感器，习 惯上把发射部分和接收部分称为超声波换 能器或者超声波探头。
传感器的结构
1）超声波换能器根据其工作原理 可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等， 在检测技术中主要是采用压电式。 2）超声波换能器根据结构不同 可分为直探头式、斜探头式、双探头式等 多种。
（2）液介穿透式超声液位传感器
工作原理是利 用超声换能器 在液体中和气 体中发射系数 的显著差别来 判断被测液面 是否到达换能 器安装高度。
（3）气介穿透式超声物位传感器
接收换能器同发射换能器采用同一结构， 使用时，将两换能器相对安装在同一预定 高度的一条直线上，使其声路保持畅通。 当被测料位升高遮断声路时，接收换能器 收不到超声波，控制器内继电器动作，发 出相应的控制信号。
2
R (
Z 2 Z1 Z 2 Z1
)
2
若声波从水中传播到空气，在常温下，它们的声阻抗约为 2 6 带入上式，则得 R 0 . 999 。 Z Z 1 1 . 44 10 ， 2 4 10 这说明当声波从液体或固体传播到气体，或相反的情况下， 由于两种介质的声阻抗相差悬殊，声波几乎全部被反射。
超声波传感器
• 超声波检测原理 • 超声波传感器工作原理 • 超声波传感器的应用
超声波传感器技术及应用1
3、Ⅲ型超声波传感器（频移式）
• 通过回波频率偏移效应反映被测金属材料 厚度的超声波传感器 • 以下是Ⅲ型超声波厚度测试传感器（频移 式）的信号测试波形图：
• 从Ⅲ型超声波厚度测试传感器（频移式） 的信号波形图可以看出，信号基本上具有 “准正弦波”的特征，除一些高频杂波干 扰信号以外，正弦信号的基本特征比较清 晰。
• 尽管对100MHZ的高速计数器计量也非易事， 但0.06mm的测量精度在一些精密测量场合 还是不能满足生产需求。 • 有的专家和学者提出了降（分）频测量的 思路和做法，但前提是不能扩大测量误差， 同时也应当兼顾系统成本。
• 3、很难处理被测金属材料防护层（油漆层、 绝缘层以及生锈表皮等）存在、以及超声 波传感器与被测金属材料表层耦合程度对 测量结果的影响。 • 由于（一次回波型）超声波测量材料厚度 的基本方法是做“减法”，即认为超声波 传感器与被测金属材料是“无缝接触”，
•
在设计超声检测系统的信号处理系统时， 应当通过优化A/D转换器的转化速度来优化 系统的数据处理量,从而在提高系统的时间 分辨力的同时尽可能提高系统的数据处理 速度。 • 信号复原的具体方案有SINC函数法、倍频 抽样法和抽样点位置调整法等。 SINC函数 法属于无偏差的信号复原方案，是较理想 的选择方案之一。
• • • •
DM4标准型附加功能 测量穿过涂层厚度的操作模式 在不同模式的壁厚测量 极值LED报警DM4DL存储型附加功能
• • • • • •
技术指标： 测量范围 ：0.6～300mm（铁） 分辨率 ：小于99.99mm时为0.01mm； 大于99.99mm时为0.1mm； 声速 ：1000～9999m/s 测量刷新速率： 标准4Hz，最小测量模式 时为25Hz 显示
传感器与检测技术：第九章 超声波传感器
采用斜探式超声波传感器
21
五、超声波探测器应用
4. 超声波测流速（流量）
顺流传播时间：t1c NhomakorabeaL
v cos
逆流传播时间：
t2
c
L
v cos
时间差为：
2Lv cos 2Lv cos t t2 t1 c2 v2 cos2 c2
于是流体的平均速度为：
c2
v
t
2L cos
同样要注意：液体中的波速受温度影响，要温度补偿 22
★ 本章要求 ★
1.理解超声波的物理性质和基本特性； 2.掌握超声波传感器（探头）的基本测试原理； 3.理解超声波传感器无损探伤、测流量、距离的
原理；
23
波形特点：疏密相间的波 形，又叫疏密波。
5
一、超声波及其波形
2. 超声波的波形 （2）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直，它只能在 固体中传播。
波形特点：凸凹相间的 波纹，又叫起伏波。
地震波既有横波 又有纵波
6
一、超声波及其波形
（3）表面波：质点的振动介于纵波与横波之间，沿着表面传 播，振幅随深度增加而迅速衰减的波。 表面波深入表面的深度约为1～2个波长。质点振动轨迹是椭园 形，质点位移的长轴垂直于传播方向，质点位移的短轴平行于 传播方向。只在固体表面传播。
四、超声波换能器
超声波传感器的结构
结构型式有直探式、斜探式及双 探式多种，其内部主要有压电元件 、阻尼块，另外外层起保护作用。
压电元件：发射、吸收超声波；
阻尼块：吸收块，使压电元件停 振后迅速停止振荡，同时可吸收声 波能量，减小盲区；
超声波传感技术的研究与应用
超声波传感技术的研究与应用超声波传感技术是一种非常重要的技术，在很多领域都有广泛的应用。
本文将从原理、发展历程、应用等方面对超声波传感技术进行探讨。
一、原理超声波传感技术是基于超声波的物理特性，利用超声波在不同介质中传播速度不同、衰减程度不同、反射率不同等特性进行测试、监测、成像等操作的技术。
在超声波传感技术中，通常使用的传感器是压电晶体，当外加电压作用时，晶体会产生高频振荡，将电信号转换为机械振动，再将振动转换成超声波信号。
这样，就可以将电信号转化为超声波信号，从而进行检测。
二、发展历程超声波传感技术的应用历史非常悠久，早在19世纪末期，瑞典的克尔维尔就利用声波来进行药品的检测。
20世纪初期，美国的霍普金斯医生也利用超声波来进行医疗应用。
1957年，美国的高弗曼教授发明了首台超声波体扫仪，使超声波应用向医学领域迈出了重要的一步。
1960年代以来，随着技术的不断进步和应用领域的扩展，超声波传感技术得到了广泛的应用，如医疗、工业、环保、航空航天、海洋等领域。
三、应用1、医疗应用超声波在医学领域应用得非常广泛，主要包括B超、超声心动图、超声导航手术等。
B超是指将超声波通过人体组织反射的信号转换为图像显示在屏幕上，用于对人体内部进行检测。
超声心动图则是利用超声波成像技术对心脏进行检测，是心内诊疗中常用的一种技术。
2、工业应用超声波传感技术在工业领域应用得也非常广泛。
例如，在汽车工业中，可利用超声波来对零部件进行非接触式的检测，如轮胎磨损程度、小孔的检测等。
在金属工业中，超声波还可以用来检测材料的质量，探测材料内部的缺陷等。
3、环保应用超声波传感技术在环保领域中也有着广泛的应用。
例如，将超声波技术应用于垃圾焚烧等领域，可以实现减少污染物的排放，达到环保的目的。
在水处理工业中，超声波传感技术也可以用来探测水中的微生物和有机物等。
4、航空航天应用超声波传感技术在航空航天领域中也有广泛的应用。
例如，可以利用超声波来检测飞机的飞行状态、飞机结构的损伤等。
超声波传感器的应用及技术原理介绍
超声波传感器的应用及技术原理介绍超声波传感器是一种重要的传感器，被广泛应用于测距、检测障碍、测流等领域。
本文将介绍超声波传感器的应用及技术原理。
一、超声波传感器的基本原理超声波传感器利用声波在介质中的传播特性，通过发射超声波并接收反射回来的波来实现对目标的探测和测量。
它的基本结构包括超声波发射器、接收器和信号处理电路。
超声波发射器产生高频声波，经过透镜聚焦，形成一个声波束，照射到目标上。
目标表面会反射一部分声能，这些反射声波被接收器接收，并转化为电信号。
信号处理电路将接收到的信号进行放大、滤波、数字化等操作，最终输出距离、速度、流量等物理量。
二、超声波传感器的应用1. 距离测量超声波传感器可以测量距离，特别是在避障、机器人导航等领域得到了广泛应用。
通过计算发射和接收时间差，可以估算目标距离，实现精确的距离测量。
2. 检测障碍超声波传感器也常用于检测障碍。
在汽车中应用，可以实现自动泊车、避免碰撞等功能。
在工业生产中，可以用于控制机器人、机械手臂等设备避开障碍物，提高生产效率。
3. 测流超声波传感器还可应用于测流量，适用于液体和气体的流量测量。
它不会对被测介质产生压力和阻力，而且不受温度、粘度等因素的影响。
因此，被广泛应用于化工、水利、能源等行业。
三、超声波传感器的技术原理1. 超声波的传播特性超声波传感器利用的是声波在介质中的传播特性。
声波在介质中传播的速度和密度有关，通常情况下，介质密度越大，声波传播速度越快。
因此，在水中传播的声波速度显著高于空气中的声波速度。
2. 聚焦技术聚焦是超声波传感器技术的重要组成部分，它能够将声波束集中在一个小区域内，提高能量密度，增加返回信号的强度。
可以通过聚焦透镜、聚焦阵列等方式实现，这些聚焦元器件能够控制声波的传播方向和形状，提高信号的质量和可靠性。
3. 多普勒效应在测量物体速度时，超声波信号被发射向物体，并反弹回来，测量时间差就可以估算物体移动的距离和速度。
为了进一步提高速度测量的精度，可以利用多普勒效应，通过检测回波频率的变化来计算物体的速度。
超声波传感器(传感技术课件)
脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以2，就得到厚度 ：
1
=
2
超声波测厚石料测厚
某超声波测厚仪指标
显示方法∶128*32 LCD
点阵液晶显示（带背光）
显示位数：四位
测量范围：0.8~200mm
示值精度：0.1mm
声速范围：1000 ~ 9999m/s
测量周期：2次/秒
自动关机时间：90秒
超声波的指向性为超声波能量集中在一定区域并向一个方向辐射的现象。
频率越高，指向角越小，越适合检测。
超声波传感器的特性
3、超声波传感器的温度特性：
一般说温度越高，中心频率、灵敏度、输出声压电平越低。
宽范围环境温度使用时，需温度补偿。
应用：超声波物位传感器
超声波物位传感器是利用超声波在两种介质的分界面上的反射特性而制
泡或液面发生波动，便会有较大的误差。在一般使用条件下, 它的
测量误差为±0.1%, 检测物位的范围为10-2～104m。
应用：超声波测厚度
探头中的压电晶片发射超声振动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被
反射回来，并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉冲
到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以被测体的声速常数c，就是超声
A型探伤超声探伤的计算
设：显示器的x轴为10s/div (格)，现测得B
波与T波的距离为6格，F波与T波的距离为2格。
已知纵波在钢板中的声速CL=5.9×103m /s。
求：1）t 及tF ；
2）钢板的厚度及缺陷与表面的距离xF。
解：
1）t = 10s/div×6div=0.06ms
A型探伤的结果以二维坐标图形式给出。它的横坐标为时间轴，纵坐标为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
2．耦合剂
在探伤测试中，超声波探头一般不能将直接放在被测介质 (特别是粗糙金属)表面来回移动，一是会发生磨损，二是由于超 声波探头与被测物体接触时，探头与被测物体表面间必然存在 一层空气薄层。空气的密度很小，将引起3个界面间强烈的杂乱 反射波，造成干扰，而且空气也将对超声波造成很大的衰减。
章目录
返回
上一页 下一页
——斜探头
——传感器技术
有时为了使超声波能倾斜入射到被测介质中，可选用斜探 头，如图9-10c所示。压电晶片粘贴在与底面成一定角度 (如30º 、 45º 等)的有机玻璃斜楔块上，压电晶片的上方用吸声性强的阻尼 块覆盖。当斜楔块与不同材料的被测介质(试件)接神时，超声波 产生一定角度的折射，倾斜入射到试件中去，折射角可通过计 算求得。
波能量引起的交替变化的表面张力作用，
质点在介质表面的平衡位置附近作椭圆 轨迹振动，这种振动称为表面波。当工 件表面存在缺陷时，表面波被反射回探 头，可以在荧光屏上显示出来。
章目录
返回
上一页 下一页
2．超声波流量计
——传感器技术
如图9-16所示。在被测管道上下游的一定距离上，分别 安装两对超声波发射和接收探头(F1，T1)、(F2，T2)，其 中(F1，T1)的超声波是顺流传播的，而(F2，T2)的超声波 是逆流传播的。根据这两束超声波在流体中传播速度的不 同，采用测量两接收探头上超声波传播的时间差、相位差 或频率差等方法，可测量出流体的平均速度及流量。
为此，必须将接触面之间的空气排挤掉，使超声波能顺利地入
射到被测介质中。在工业中，经常使用一种称为耦合剂的液体 物质，使之充满在接触层中，起到传递超声波的作用。常用的 耦合剂有水、机油、甘油、水玻璃、胶水和化学浆糊等。耦合 剂的厚度立尽量薄些，以减小耦合损耗。
章目录 返回 上一页 下一页
三．超声波传感器的应用
——传感器技术
项目五 超声波传感器
一、超声波的物理性质
人们能听到的声音是由物体振动产生的，它的频率在20Hz~ 20kHz 范围内。超过20kHz称为超声波，低于20Hz称为次声波。检测常用的超 声波频率范围为1 ×104 ~ 1×107kHz范围内。 超声波是机械波的一种，即是机械震动在弹性介质中的一种传播过 程，它服从机械波的一般规律，但亦有其特殊规律，超声波的特征是频
超声波探伤方法多种多样，最常用的是脉冲反射法。
而脉冲反射法根据超声波波型不同又可分为纵波探伤、 横波探伤和表面波探伤。
章目录 返回 上一页 下一页
(1)纵波探伤
——传感器技术
纵波探伤使用直探头。测试前，先将探头插入探伤仪的连接插座上。 探伤仪面板上有一个荧光屏，通过荧光屏可知工件中是否存在缺陷、缺 陷大小及缺陷的位置。测试时探头放于被测工件上，并在工件上来回移 动进行检测。探头发出的纵波超声波，以一定速度向工件内部传播，如 工件中没有缺陷，则超声波传到工件底部才发生反射，在荧光屏上只出 现始脉冲T和底脉冲B，如图9-13a所示。
返回
上一页 下一页
——传感器技术
二、超声波换热器
超声波换能器有时也称为超声波探头，它是
实现 电能和声能相互转化的器件。在超声波检测
技术中，不管哪种超声波仪器，都必须把超声波
发射出去再接收回来变成电信号，完成这一功能 的器件就是换能器。
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
——超声波换热器的类型
换能器可根据其工作原理不同分为压电式、
超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，也与环境条件
有关。对于液体，其传播速度c为：
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
（2）反射与折射现象
超声波在通过两种不同的介质时， 产生反射和折射现象，如图9-9所示， 并有如下的关系
折射定律—— n1sinα＝n2sinβ 两种介质进行比较时，折射率较大的称光密介质，折射率较小的称 光疏介质。
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
由式(9—7)可知，流速v及流量qv， 均与时间差△t成正比，而时间差可用 标准时间脉冲计数器来实现。上述方法 被称为时间差法。在这种方法中，流量 与声速c有关，而声速一般随介质的温 度变化而变化，因此将造成温漂。如果 使用频率差法测流量，则可克服温度的 影响。P163
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
——双晶直探头
双晶直探头的结构如图9-10b所示。它是由两个单晶直探头组合而成， 装配在同一壳体内。两个探头之间用一块吸声性强、绝缘性能好的薄片 加以隔离，并在压电晶片下方增设延迟块，使超声波的发射和接收互不 干扰。在双探头中，一只压电晶片担任发射超声脉冲的任务，而另一只 担任接收超声脉冲的任务。双探头的结构虽然复杂一些，但信号发射和 接收的控制电路却较为简单。
章目录 返回 上一页 下一页
——传感器技术
1．以固体为传导介质的探头
用于固体介质的单晶直探头(俗称直探头)的结构如图9-10a所 示。压电晶片采用PZT压电陶瓷材料制作，外壳用金属制作，保 护膜用于防止压电晶片磨损，改善耦合条件，阻尼吸收块用于吸 收压电晶片背面的超声脉冲能量，防止杂乱反射波的产生。
动方向与波的传播方向一致的波称为纵波。质点的振动
方向与波的传播方向垂直的波称为横波。质点的振动介 于纵波与横波之间，沿着表面传播，振幅随深变的增加 而迅速衰减的波称为表面波。横波、表面波只能在固体 中传播，纵波可在固体、液体及气体中传播。
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
2、超声波的性质
（1）传播速度
质、取向，采用不同的探头进行探伤。有些
工件的缺陷性质及取向事先不能确定，为了 保证探伤质量，则应采用几种不同探头进行
多次探测。
章目录 返回 上一页 下一页
——传感器技术
(3)表面波探伤
表面波探伤主要是检测工件表面附
近的缺陷存在与否，如图9-15所示。当
超声波的入射角α超过一定值后，折射 角β可达到90º ，这时固体表面受到超声
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
(2)横波探伤
横波探伤法多采用斜探头进行探伤。超
声波的一个显著格点是：超声波波束中心线
与缺陷截面积垂直时，探头灵敏度最高，但 如遇到如图9-14所示的缺陷时，用直探头探
测虽然可探测出缺陷存在，但并不能真实反
映缺陷大小。如用斜探头探测，则探伤效果 较佳。因此实际应用中，应根据不同缺陷性
章目录 返回 上一页 下一页
——传感器技术
1．超声波探伤
超声波探伤是无损检测技术中的一种主要检测手段。 它主要用于检测板材、管材、锻件和焊缝等材料中的缺
陷(如裂缝、气孔、夹渣等)、测定材料的厚度、检测材
料的晶粒、配合断裂力学对材料使用寿命进行评价等。 超声波探伤因具有检测灵敏度高、速度快、成本低等优 点，因而得到人们普遍的重视，并在生产实践中得到广 泛的应用。
率高（可达2×104Hz~109Hz），因而波长短，绕射现象小，方向性好，
能够成为射线而定向传播；超声波在液体、固体中衰减很小，穿透本领 大，碰到杂质或分界面就会有显著的反射。 超声波波长λ 、频率 f与速 度c 的关系为：
章目录
返回
上一页 下一页
——传感器技术
1、超声波的波形
超声波主要有纵波、横波、表面波三种，质点的振
磁致伸缩式、电磁式等数种。在检测技术中主 要采用压电式。根据其结构不同压电式又分为 直探头、斜探头、双探头、表面波探头、聚焦 探头、水浸探头、空气传导探头以及其他专用
探头等。
章目录 返回 上一页 下一页
——传感器技术
——压电式超声波发生器原理
压电式超声波发生器实际上是利 用压电晶体的谐振来工作的。超声波 发生器内部结构如图1所示，它有两个 压电晶片和一个共振板。当它的两极 外加脉冲信号，其频率等于压电晶片 的固有振荡频率时，压电晶片将会发 生共振，并带动共振板振动，便产生 超声波。反之，如果两电极间未外加 电压，当共振板接收到超声波时，将 压迫压电晶片作振动，将机械能转换 为电信号，这时它就成为超声波接收 器了。
章目录 返回 上一页 下一页
（3）传播中的衰减
——传感器技术
随着超声波在介质中传播距离的增加，由于介质吸收能量而使超声
波强度有所衰减。若超声波进入介质时的强度为I0，通过介质后的强度为 I，则它们之间的关系为：
I I 0e Ad
式(9．5)中，d为介质的厚度；A为介质对超声波能量的吸收系数。 介质中的能量吸收程度与超声波的频率及介质的密度有很大关系。 介质的密度ρ越小，衰减越快，尤其在频率高时则衰减更快。因此，在空 气中通常采用频率较低(几十千赫)的超声波，而在固体、液体中则采用频 率较高的超声波。
ห้องสมุดไป่ตู้从超声波的行进方向来看，
——传感器技术
超声波传感器的应用有两种基本
类型，如图9-12所示。当超声发 射器与接收器分别置于被测物两
侧时，这种类型称为透射型。透
射型可用于遥控器、防盗报警器、 接近开关等；当超声发射器与接
收器置于同侧时为反射型，反射
型可用于接近开关、测距、测液 位或料位、金属探伤以及测厚等。 下面简要介绍超声波传感器在工 业中的几种应用。
章目录
返回
上一页 下一页
(1)纵波探伤（续）
——传感器技术
如工件中有缺陷，一部分声脉冲在缺陷处产生反射，另一部分 继续传播到工件底面产生反射，在荧光屏上除出现始脉冲T和底脉 冲B外，还出现缺陷脉冲F，如图9-13b所示。荧光屏上的水平亮线 为扫描线(时间基线)，其长度与工件的厚度成正比(可调)，通过缺 陷脉冲在荧光屏上的位置可确定缺陷在工件中的位置。亦可通过缺 陷脉冲的幅度的高低来判别缺陷当量的大小。如缺陷面积大，则缺 陷脉冲的幅度就高，通过移动探头还可确定缺陷大致长度。