超声波传感器 及液位检测 共23页PPT资料
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9.1 超声波及其性质
◆图9-4所示即为超声波在各类介质中的衰减情形， 读者在图中将会发现频率愈低的超声波衰减愈 小。
图9-4 超声波的衰减
9.1.5 超声波的指向性
9.1.5 超声波的指向性
如图9-5所示，使一个半径为R的圆 板波源呈活塞状振动，发射出具有
λ波长的超声波，则其指向角θ可以 表示为sinθ=λ／R。
9.1 超声波及其性质
9.1.1 超声波的频率范围
人听到响声是由于乐器的振动，经过周围 的空气，传送到人耳，振动耳膜，使听觉神经 感受到响声。 ◆音的高低取决于振动数的多少，音的强弱取决 于振幅的大小。一般人耳可听见的声波数范围 为16Hz—20KHz，但此频率范围的界限与音的 强度或个人听觉有关系，所以一般人耳的感音 范围大致可绘成如果9-1所示的关系图。
Siren
振动子
水晶 Rochelle盐
ADP
钛酸钡 锆酸钛酸铅
镍 AF合金 Ferrite
发生周期数K Hz
20—30000 0.2—1000 0.2—1000
介质
气体，液体， 固体
液体，固体 液体，固体
10—10000 液体，固体
10-100
气体，液体， 固体
5—50 2—100 0.2—250
9.1.2超声波的种类
◆超声波的发射方式不同，造成了超声波种类的不同，大致上可
分
为五类，如图所示，图（a）的纵波
（Longitudinal Wave）又称压缩波
（Compression Wave），介质粒子的振
动与波的进行方向一致，专供强力超
声波的运用。
图(b)为纵波，比起图(a)的纵波，波速 慢了许多，主要是因为此类纵波是在 直径较小的棒中传输。
超声波传感器及应用PPT
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。
常用的耦合剂有水、机油、甘油、水玻 璃、胶水、化学浆糊等。耦合剂的厚度 应尽量薄一些，以减小耦合损耗。
43
耦合剂
超声探头与被测物体接触时，探头与被测物 体表面间存在一层空气薄层，空气将引起三个界面 间强烈的杂乱反射波，造成干扰，并造成很大的衰 减。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。常用的耦合剂有自 来水、机油、甘油、水玻璃、胶水、化学浆糊等。
2
主要章节
9.1超声波及其物理性质 9.2超声波探头及耦合技术 9.3超声波传感器的应用
3
9.1超声波及其物理性质
9.1.1 超声波的基本概念
1．超声波的概念和波形 机械振动在弹性介质内的传播称为波动，简称
为波。人能听见声音的频率为20Hz～20kHz， 即为声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称 为超声波，一般说话的频率范围为100Hz～ 8kHz。 超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力 越弱，但反射能力越强
26
1.单晶直探头
用于固体介质的单晶直探头（俗称直探 头），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。保护膜可以用三氧化 二铝（钢玉）、碳化硼等硬度很高的耐 磨材料制作。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 射波产生，提高分辨力。阻尼吸收块用 钨粉、环氧树脂等浇注。
根据发射和接收换能器的功能，传感器又可分 为单换能器和双换能器。单换能器的传感器发 射和接收超声波均使用一个换能器，而双换能 器的传感器发射和接收各由一个换能器担任。
常用的耦合剂有水、机油、甘油、水玻 璃、胶水、化学浆糊等。耦合剂的厚度 应尽量薄一些，以减小耦合损耗。
43
耦合剂
超声探头与被测物体接触时，探头与被测物 体表面间存在一层空气薄层，空气将引起三个界面 间强烈的杂乱反射波，造成干扰，并造成很大的衰 减。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。常用的耦合剂有自 来水、机油、甘油、水玻璃、胶水、化学浆糊等。
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主要章节
9.1超声波及其物理性质 9.2超声波探头及耦合技术 9.3超声波传感器的应用
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9.1超声波及其物理性质
9.1.1 超声波的基本概念
1．超声波的概念和波形 机械振动在弹性介质内的传播称为波动，简称
为波。人能听见声音的频率为20Hz～20kHz， 即为声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称 为超声波，一般说话的频率范围为100Hz～ 8kHz。 超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力 越弱，但反射能力越强
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1.单晶直探头
用于固体介质的单晶直探头（俗称直探 头），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。保护膜可以用三氧化 二铝（钢玉）、碳化硼等硬度很高的耐 磨材料制作。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 射波产生，提高分辨力。阻尼吸收块用 钨粉、环氧树脂等浇注。
根据发射和接收换能器的功能，传感器又可分 为单换能器和双换能器。单换能器的传感器发 射和接收超声波均使用一个换能器，而双换能 器的传感器发射和接收各由一个换能器担任。
机械仪表超声波传感器【共140张PPT】
第一节 超声波的物理基础
声波的分类：次声波、可闻声波与超声波。 频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。 超声波的特性：指向性好，能量集中。1MHz的超声波的能量,相当于振幅相同,频率为1000Hz可闻声波的100万倍,能穿透几米厚的钢板,而能量损失不大。在遇到两种介质的分界面(例如钢板与空气的交界面)时,能产生明显的反射和折射现象。
耦合剂 的
种类和选择
超声探头与被测物体接触时，探头与被测物体表面间存在一层空气薄层，空气将引起三个界面间强烈的杂乱反射波，造成干扰，并造成很大的衰减。为此，必须将接触面之间的空气排挤掉。 在工业中，经常使用耦合剂，使之充满在接触层中，起到传递超声波的作用。常用的耦合剂有自来水、机油、甘油、胶水、化学浆糊等。
超声波的波型分类
1－超声波发生器 2－钢材
纵波
纵波质点的运动方向
表面波在钢材表面的传播
纵波在钢材中的传播
横波
纵波（疏密波）纵波。在介质中传播时，
波的传播方向与质点振动方向一致。
横波
横波也称“凹凸波”，是介质粒子振动方向和波行进方向垂直的一种波。也称S波,若此波沿着x轴移动，则振动方向为与x轴垂直的方向上。
第七章 超声波传感器
本章介绍超声波的物理基础，超声波换能器的分类、结构，耦合技术等，介绍超声波在检测技术中的应用，也涉及无损探伤的原理、方法及设备。
2022/11/8
2
7.1 超声波物理基础7.2 超声波换能器及耦合技术7.3 超声波传感器的应用7.4 无损探伤
第七章 超声波传感器 目录
介质的晶粒越粗或密度越小，K 就越大，衰减就越快；频率越高，衰减也越快。气体的密度很小,因此衰减较快，因此在空气中传导的超声波的频率选得较低，约数十千赫。而在固体、液体中则选用较高的超声频率（MHz数量级）。
声波的分类：次声波、可闻声波与超声波。 频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。 超声波的特性：指向性好，能量集中。1MHz的超声波的能量,相当于振幅相同,频率为1000Hz可闻声波的100万倍,能穿透几米厚的钢板,而能量损失不大。在遇到两种介质的分界面(例如钢板与空气的交界面)时,能产生明显的反射和折射现象。
耦合剂 的
种类和选择
超声探头与被测物体接触时，探头与被测物体表面间存在一层空气薄层，空气将引起三个界面间强烈的杂乱反射波，造成干扰，并造成很大的衰减。为此，必须将接触面之间的空气排挤掉。 在工业中，经常使用耦合剂，使之充满在接触层中，起到传递超声波的作用。常用的耦合剂有自来水、机油、甘油、胶水、化学浆糊等。
超声波的波型分类
1－超声波发生器 2－钢材
纵波
纵波质点的运动方向
表面波在钢材表面的传播
纵波在钢材中的传播
横波
纵波（疏密波）纵波。在介质中传播时，
波的传播方向与质点振动方向一致。
横波
横波也称“凹凸波”，是介质粒子振动方向和波行进方向垂直的一种波。也称S波,若此波沿着x轴移动，则振动方向为与x轴垂直的方向上。
第七章 超声波传感器
本章介绍超声波的物理基础，超声波换能器的分类、结构，耦合技术等，介绍超声波在检测技术中的应用，也涉及无损探伤的原理、方法及设备。
2022/11/8
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7.1 超声波物理基础7.2 超声波换能器及耦合技术7.3 超声波传感器的应用7.4 无损探伤
第七章 超声波传感器 目录
介质的晶粒越粗或密度越小，K 就越大，衰减就越快；频率越高，衰减也越快。气体的密度很小,因此衰减较快，因此在空气中传导的超声波的频率选得较低，约数十千赫。而在固体、液体中则选用较高的超声频率（MHz数量级）。
超声波传感器概要.ppt
如图是自激型晶体管振荡电路，其中MA40A3S是振荡频 率为40kHz的超声波传感器。
（a）基本型 自激型晶体管振荡电路
如图是科耳皮兹振荡电路。 超声波传感器在电感性的 频率下产生振荡。该振荡 频率与串联谐振频率不一 致，造成这种现象的原因 是由于反谐振频率对它的 影响，具体地讲就是C1、 C2的调整会影响fr。
次声波
声波
超声波
微波
音乐 语言
探测
10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7
声波频率界限图
f (H z)
声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到， 但可与人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人 的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。
2.可闻声波 美妙的音乐可使人陶醉。
超声波传感器
张凯
学习内容
一、超声波的概述 二、超声波传感器的工作原理 三、超声波传感器的测量电路 四、超声波传感器的应用
一、超声波的概述
1、超声波及其基本特性
次• 声波波（：动低）于：16振H动z的在机弹械性波介；质内的传播称为波动。 声波：其频率频在率16：~2次×声10波4 、Hz声之波间、，超能声为波人、耳微所波闻的机械波； 超声波：高于2×104 Hz的机械波； 微波：频率在3×108~3×1011 Hz之间的波；
（b）振荡可控型 自激型晶体管振荡电 路
如图是一个具有振荡
控制端的自激型晶体
管振荡电路。由于它 将图 (a)的地接到了 晶体管VT2的集电极 上，因此当VT2截止 时振荡就会停止。
图是自激型运算放大器振荡放大电路，元件清单如表 所示。
名称 运算放大器
超声波传感器利用压电效应的原理，压电效应 有逆压电效应和正压电效应，超声波传感器是 可逆元件，超声波发送器就是利用逆压电效应 的原理。所谓逆压电效应就是在压电元件上施 加电压，元件就变形，即应变；正压电效应就 是压电元件沿一定方向受力后，发生变形，在 两表面产生符号相反的电荷。
【优】超声波液位测量系统最全PPT
超声波液位测量系统制作与调试
图39 超6声. 波将传感智器能应用显模块示终端模块上电，可以看到系统初始化界面，模块上屏 图检3查9各超相声关波幕连传接感显线器路示应，用实接模通块训综合项实目训平，台电按源下，确智认无能误显后用示数字终万端用表模测量块超上声波K传2感按器应键用，模块选的供择电超电压声（+波5V，+12V，-12V ）将是图否 40正所常示液。的液位位检检测测控制系面板统上实的传训感器项与目水位，控制按接下口（KJ15）后用1确0P定彩排选线接择到，超声进波传入感超器应声用模波块液（图位39）检的超声波传感器 接口（P1）测。 系统界面，按下智能显示终端模块上的K1按键，检测容器端进 图将3智9能超显声示波水终传端感，模器块进应上用水的模J块2量用2为0P灰步排进线接值到超，声大波传约感器每应次用模1块c的mJ3，。 此时观察屏上测量的距离 将检智测能 系显统示实，终训端项分模目块，别上按测电下，K量5可后以几确看定次到选系择记统，初录进始入在化超界声表面波，9液模中位块检，上测屏系按幕统显下界示面K实，2训按按项下目智键，能按，显下示检智终能端测显模示容块终上器端的模K端1块按上排键K，2水按检键测，，容选器择端超进声水波，液进位水 量为步进值排，大水约每量次为1cm步，此进时值观察，屏上大测约量的每距离次，1分c别m测量，几此次记时录在观表察9中屏，按上下K测2按量键，距检离测容，器端分排别水，排水量为步进值 ， 传大感约器每 综次 合测1应c用m量，创此新几时实次观训察平记屏台上录测在量距表离，9分中别，测量并几次与记容录在器表9边中，上并刻与容度器边比上较刻度。比较。 注图意39不超7要声.把波填水传滴感写到器模液应块用位电模路块检上。测记录表
按照工作任务设计水并位连高接度与调试电路，要求各部分波形进行测试。 水位波动是否会对（测cm量）结果造成影响？
图39 超6声. 波将传感智器能应用显模块示终端模块上电，可以看到系统初始化界面，模块上屏 图检3查9各超相声关波幕连传接感显线器路示应，用实接模通块训综合项实目训平，台电按源下，确智认无能误显后用示数字终万端用表模测量块超上声波K传2感按器应键用，模块选的供择电超电压声（+波5V，+12V，-12V ）将是图否 40正所常示液。的液位位检检测测控制系面板统上实的传训感器项与目水位，控制按接下口（KJ15）后用1确0P定彩排选线接择到，超声进波传入感超器应声用模波块液（图位39）检的超声波传感器 接口（P1）测。 系统界面，按下智能显示终端模块上的K1按键，检测容器端进 图将3智9能超显声示波水终传端感，模器块进应上用水的模J块2量用2为0P灰步排进线接值到超，声大波传约感器每应次用模1块c的mJ3，。 此时观察屏上测量的距离 将检智测能 系显统示实，终训端项分模目块，别上按测电下，K量5可后以几确看定次到选系择记统，初录进始入在化超界声表面波，9液模中位块检，上测屏系按幕统显下界示面K实，2训按按项下目智键，能按，显下示检智终能端测显模示容块终上器端的模K端1块按上排键K，2水按检键测，，容选器择端超进声水波，液进位水 量为步进值排，大水约每量次为1cm步，此进时值观察，屏上大测约量的每距离次，1分c别m测量，几此次记时录在观表察9中屏，按上下K测2按量键，距检离测容，器端分排别水，排水量为步进值 ， 传大感约器每 综次 合测1应c用m量，创此新几时实次观训察平记屏台上录测在量距表离，9分中别，测量并几次与记容录在器表9边中，上并刻与容度器边比上较刻度。比较。 注图意39不超7要声.把波填水传滴感写到器模液应块用位电模路块检上。测记录表
按照工作任务设计水并位连高接度与调试电路，要求各部分波形进行测试。 水位波动是否会对（测cm量）结果造成影响？
《超声波传感器》课件 (2)
机器人技术
超声波传感器被用于机器人导航和障碍物避免， 使机器人能够感知周围环境并做出相应的动作。
安防监控
超声波传感器可用于安防监控系统，如入侵检测、 人员计数和距离报警等方面。
超声波传感器的优点
1 非接触式测量
2 高精度
超声波传感器能够在非接触状态下进行测量， 不会对目标物造成损害。
超声波传感器具有高精度的测量能力，能够 实现毫米级的测距精度。
《超声波传感器》PPT课 件 (2)
欢迎来到《超声波传感器》PPT课件第2页。本节将介绍超声波传感器的定义， 原理，应用领域，优点，局限性，市场前景和发展趋势。
超声波传感器的定义
超声波传感器是一种利用超声波进行测距和检测目标的设备。它通过发射超声波脉冲并接收其反射信号来实现 距离测量和障碍物检测。
3 无法穿透障碍物
超声波无法穿透某些物质，如金属和玻璃， 对于这些物体的测量会有局限性。
4 多路径效应
超声波在某些环境中可能会受到多路径效应 的影响，导致测量结果不准确。
超声波传感器的市场前景
1
增长迅速
随着工业自动化和智能设备的发展，声波传感器在各个领域的应用越来越广泛，市场潜力巨大。
3
技术不断进步
超声波传感器技术正在不断进步，新的应用和功能不断涌现。
超声波传感器的发展趋势
增强感知能力
超声波传感器将越来越具备环境 感知和物体识别的能力，实现更 智能化的应用。
微型化设计
无线通信
超声波传感器将越来越小巧轻便， 适应各种复杂场景和紧凑空间的 应用需求。
超声波传感器将实现无线通信技 术，方便远程监控和数据传输。
3 适用于不同环境
超声波传感器在各种环境下都能正常工作， 包括室内、室外、水下等。
《超声波测距传感器》课件
《超声波测距传感器 》PPT课件
• 引言 • 超声波测距传感器的工作原理 • 超声波测距传感器的应用 • 超声波测距传感器的技术发展 • 结论
目录
Part
01
引言
主题简介
超声波测距传感器
利用超声波进行距离测量的传感器。
工作原理
通过发送超声波并测量其往返时间，计算目标物体的距离。
应用领域
机器人定位、自动驾驶、无人机避障等。
应用场景
在安全监控、智能家居、智能交 通等领域，用于检测入侵者、自 动门控制、车辆流量监测等。
优势与挑战
移动物体检测具有实时性好、响 应速度快、可靠性高等优点，但 同时也存在对噪声和干扰敏感的 问题。
液位测量
液位测量概述
01
超声波测距传感器常用于液位测量，通过测量液面与传感器之
间的距离，实现对液位的精确控制。
应用场景
02
在化工、食品、医药等领域，用于储罐液位监控、管道流量控
制等。
优势与挑战
03
液位测量具有测量精度高、稳定性好等优点，但同时也需要注
意传感器与液体介质的兼容性和防腐蚀等问题。
Part
04
超声波测距传感器的技术发展
技术进步与挑战
超声波测距传感器技术不断进步，测 量精度和稳定性不断提高。
面临的挑战包括如何进一步提高测量 精度、降低成本以及优化性能参数等
相比于其他传感器，超声 波测距传感器具有较高的 精度和稳定性。
实时性
能够快速响应并测量距离 ，适用于需要实时反馈的 场景。
成本优势
相比于激光雷达等高精度 测距设备，超声波测距传 感器成本较低。
主题的背景
STEP 01
技术发展
STEP 02
• 引言 • 超声波测距传感器的工作原理 • 超声波测距传感器的应用 • 超声波测距传感器的技术发展 • 结论
目录
Part
01
引言
主题简介
超声波测距传感器
利用超声波进行距离测量的传感器。
工作原理
通过发送超声波并测量其往返时间，计算目标物体的距离。
应用领域
机器人定位、自动驾驶、无人机避障等。
应用场景
在安全监控、智能家居、智能交 通等领域，用于检测入侵者、自 动门控制、车辆流量监测等。
优势与挑战
移动物体检测具有实时性好、响 应速度快、可靠性高等优点，但 同时也存在对噪声和干扰敏感的 问题。
液位测量
液位测量概述
01
超声波测距传感器常用于液位测量，通过测量液面与传感器之
间的距离，实现对液位的精确控制。
应用场景
02
在化工、食品、医药等领域，用于储罐液位监控、管道流量控
制等。
优势与挑战
03
液位测量具有测量精度高、稳定性好等优点，但同时也需要注
意传感器与液体介质的兼容性和防腐蚀等问题。
Part
04
超声波测距传感器的技术发展
技术进步与挑战
超声波测距传感器技术不断进步，测 量精度和稳定性不断提高。
面临的挑战包括如何进一步提高测量 精度、降低成本以及优化性能参数等
相比于其他传感器，超声 波测距传感器具有较高的 精度和稳定性。
实时性
能够快速响应并测量距离 ，适用于需要实时反馈的 场景。
成本优势
相比于激光雷达等高精度 测距设备，超声波测距传 感器成本较低。
主题的背景
STEP 01
技术发展
STEP 02
第10章-超声波传感器ppt课件
.
热探测器 热探测器的工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测器
的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理 参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所 吸收的红外辐射。
特点：热探测器主要优点是响应波段宽， 响应范围可扩展 到整个红外区域，可以在常温下工作，使用方便， 应用相当广 泛。
.
超声波马达 超声波马达(UltraSonic Motor)的简称是：USM，最
早应用于照相机上是Canon EF系列镜头。现在，很多 数码相机或摄像机镜头用超声波马达进行对焦。 原理：利用超声波振动能量变换成转动能量的来工作 的。 超声波马达分环形和 微型超声波马达两种。
.
超声波传感器应用举例（续）
D
t2
cos c v sin
t t2 t1
.
超声波流量传感器具有不阻碍流体流动的特点，可测的 流体种类很多，不论是非导电的流体、 高粘度的流体，还是 浆状流体， 只要能传输超声波的流体都可以进行测量。 超声 波流量计可用来对自来水、工业用水、 农业用水等进行测量。 还适用于下水道、 农业灌渠、河流等流速的测量。
.
图10-14 声波的频率范围图
.
声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到，但可与 人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作 不协调，甚至导致心脏停止跳动。
.
2.可闻声波
美妙的音乐可使人陶醉。
.
3.超声波
.
蝙蝠依靠超声波捕食
.
超声波与可闻声波不同， 它可以被聚焦，具有能量集中
传感器分类：单换能器和双换能器。
单换能器的传感器发射 和接收超声波使用同一 个换能器。
热探测器 热探测器的工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测器
的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理 参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所 吸收的红外辐射。
特点：热探测器主要优点是响应波段宽， 响应范围可扩展 到整个红外区域，可以在常温下工作，使用方便， 应用相当广 泛。
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超声波马达 超声波马达(UltraSonic Motor)的简称是：USM，最
早应用于照相机上是Canon EF系列镜头。现在，很多 数码相机或摄像机镜头用超声波马达进行对焦。 原理：利用超声波振动能量变换成转动能量的来工作 的。 超声波马达分环形和 微型超声波马达两种。
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超声波传感器应用举例（续）
D
t2
cos c v sin
t t2 t1
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超声波流量传感器具有不阻碍流体流动的特点，可测的 流体种类很多，不论是非导电的流体、 高粘度的流体，还是 浆状流体， 只要能传输超声波的流体都可以进行测量。 超声 波流量计可用来对自来水、工业用水、 农业用水等进行测量。 还适用于下水道、 农业灌渠、河流等流速的测量。
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图10-14 声波的频率范围图
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声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到，但可与 人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作 不协调，甚至导致心脏停止跳动。
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2.可闻声波
美妙的音乐可使人陶醉。
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3.超声波
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蝙蝠依靠超声波捕食
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超声波与可闻声波不同， 它可以被聚焦，具有能量集中
传感器分类：单换能器和双换能器。
单换能器的传感器发射 和接收超声波使用同一 个换能器。
超声波传感器-副本.ppt
• 压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电 陶瓷，它是利用压电材料的压电效应：逆压电效 应和正压电效应
正压电效应
电能
机械能
逆压电效应
超声波的发生
超声波发生器将电磁能转换成机械能。其结构分为 两部分，一是产生高频电流或电压的电源，二是换能 器，它将电磁振荡变换成机械振荡而产生超声波
压电式超声波发生器就
超声波
压
测
电
量
晶
电
体
路
金属壳 吸收块
导电螺杆 接线片
吸收块的作用：降 低晶片的机械品质， 吸收声能量
保护膜
压电晶片
压电式超声波传感器结构
石英晶体的压电效应
晶体学中它可用三根互相垂直的轴来表示，其中纵
向轴Z－Z称为光轴；经过正六面体棱线，并垂直于光轴 的X－X轴称为电轴；与X－X轴和Z－Z轴同时垂直的Y －Y轴（垂直于正六面体的棱面）称为机械轴
放大器
显示
(b) 反射法探伤 是以超声波在工件中反射情 况的不同，来探测缺陷的方法。超声波以一定的速 度向工件内部传播。一部分超声波遇到缺陷F时反 射回来；另一部分超声波继续传至工件底面B，也 反射回来。由缺陷及底面反射回来的超声波被探头 接收时，又变为电脉冲。发射波f、缺陷波F及底波 月经放大后，在显示器荧光屏上显示出来
超声波与声波比，振动频率高，波长短， 具有束射特性，方向性强，可以定向传播， 其能量远远大于振幅相同的声波，并具有 很高的穿透能力
超声波传感器原理
• 定义：能够完成产生超声波和接收获 超声波探头
• 超声波探头按其工作原理可分为：压电式和磁致 伸缩式，其中以压电式最为常用
高频 发生器
T
接收 放大
探头
T
正压电效应
电能
机械能
逆压电效应
超声波的发生
超声波发生器将电磁能转换成机械能。其结构分为 两部分，一是产生高频电流或电压的电源，二是换能 器，它将电磁振荡变换成机械振荡而产生超声波
压电式超声波发生器就
超声波
压
测
电
量
晶
电
体
路
金属壳 吸收块
导电螺杆 接线片
吸收块的作用：降 低晶片的机械品质， 吸收声能量
保护膜
压电晶片
压电式超声波传感器结构
石英晶体的压电效应
晶体学中它可用三根互相垂直的轴来表示，其中纵
向轴Z－Z称为光轴；经过正六面体棱线，并垂直于光轴 的X－X轴称为电轴；与X－X轴和Z－Z轴同时垂直的Y －Y轴（垂直于正六面体的棱面）称为机械轴
放大器
显示
(b) 反射法探伤 是以超声波在工件中反射情 况的不同，来探测缺陷的方法。超声波以一定的速 度向工件内部传播。一部分超声波遇到缺陷F时反 射回来；另一部分超声波继续传至工件底面B，也 反射回来。由缺陷及底面反射回来的超声波被探头 接收时，又变为电脉冲。发射波f、缺陷波F及底波 月经放大后，在显示器荧光屏上显示出来
超声波与声波比，振动频率高，波长短， 具有束射特性，方向性强，可以定向传播， 其能量远远大于振幅相同的声波，并具有 很高的穿透能力
超声波传感器原理
• 定义：能够完成产生超声波和接收获 超声波探头
• 超声波探头按其工作原理可分为：压电式和磁致 伸缩式，其中以压电式最为常用
高频 发生器
T
接收 放大
探头
T
超声波液位计测量原理及常见故障处理.pptx
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超声波传感器分类
超声测距传感器按其作用距离可以分为大、中、小三种量程 。其中，小量程探测距离小于2m，工作频率在 60-300kHz 之 间；中量程探测距离约为 2-l0m，工作频率在40-60kHz 之间 ；大量程探测距离约为 20-50m，工作频率处16-30kHz 之间 。
超声波传感器按收发方式可分两类：一类是发射和接收分别 是两种不同的分体式超声波传感器，此类传感器测距有效范围 比较大，但不具备防尘、防水性能。另一类是具有双向的发射 /接收功能的收发一体式超声波传感器，不仅用于发射超声波 ，也用于接收超声波，此类超声波测距有效范围比较小，防尘
、防水性能好。
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• 液位不变化－－－检查探头有无波发出或容器内是否有
杂物
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•谢谢大家!
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谢谢您的观看！
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双压电晶 片示意图
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压电式超声波传感器简介
当在 A，B 间施加交流电压时，若上片的电场方向 与极化方向相同，则下面的方向相反，因此，上下一 伸一缩，形成超声波振动。压电陶瓷晶片有一个固有 的谐振频率，即中心频率 F0，发射超声波时，加在其 上面的交变电压频率要与它的固有谐振频率一致，接 收超声波时，作用在它上面的超声机械波的频率也要 与它的固有谐振频率一致。这样，超声波传感器才有 较高的灵敏度，当所用压电材料不变时，改变压电陶 瓷晶片的几何尺寸，就可以非常方便地改变其固有频 率。
电传感器。
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压电式超声波传感器简介
压电陶瓷晶片传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成 ，如图所示。需用的压电材料较少，价格低廉且非常 适用于气体和液体介质中。在压电陶瓷片加有大小和 方向不断变化的交流电压时，据压电效应，就会使压 电陶瓷晶片产生机械变形，这种机械变形的大小和方 向是于外加电压的大小和方向成正比的。也就是说， 在压电陶瓷晶片上加有频率为 f 的电压脉冲，晶片就 会产生同频率的机械振动。这种机械振动推动空气等 媒质，便会发出超声波。反之，如在压电陶瓷晶片上 有超声波作用，将会使其产生机械变形，这种机械变 形使压电陶瓷晶片产生频率与超声波相同的电信号。
超声波传感器分类
超声测距传感器按其作用距离可以分为大、中、小三种量程 。其中，小量程探测距离小于2m，工作频率在 60-300kHz 之 间；中量程探测距离约为 2-l0m，工作频率在40-60kHz 之间 ；大量程探测距离约为 20-50m，工作频率处16-30kHz 之间 。
超声波传感器按收发方式可分两类：一类是发射和接收分别 是两种不同的分体式超声波传感器，此类传感器测距有效范围 比较大，但不具备防尘、防水性能。另一类是具有双向的发射 /接收功能的收发一体式超声波传感器，不仅用于发射超声波 ，也用于接收超声波，此类超声波测距有效范围比较小，防尘
、防水性能好。
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• 液位不变化－－－检查探头有无波发出或容器内是否有
杂物
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•谢谢大家!
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双压电晶 片示意图
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压电式超声波传感器简介
当在 A，B 间施加交流电压时，若上片的电场方向 与极化方向相同，则下面的方向相反，因此，上下一 伸一缩，形成超声波振动。压电陶瓷晶片有一个固有 的谐振频率，即中心频率 F0，发射超声波时，加在其 上面的交变电压频率要与它的固有谐振频率一致，接 收超声波时，作用在它上面的超声机械波的频率也要 与它的固有谐振频率一致。这样，超声波传感器才有 较高的灵敏度，当所用压电材料不变时，改变压电陶 瓷晶片的几何尺寸，就可以非常方便地改变其固有频 率。
电传感器。
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压电式超声波传感器简介
压电陶瓷晶片传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成 ，如图所示。需用的压电材料较少，价格低廉且非常 适用于气体和液体介质中。在压电陶瓷片加有大小和 方向不断变化的交流电压时，据压电效应，就会使压 电陶瓷晶片产生机械变形，这种机械变形的大小和方 向是于外加电压的大小和方向成正比的。也就是说， 在压电陶瓷晶片上加有频率为 f 的电压脉冲，晶片就 会产生同频率的机械振动。这种机械振动推动空气等 媒质，便会发出超声波。反之，如在压电陶瓷晶片上 有超声波作用，将会使其产生机械变形，这种机械变 形使压电陶瓷晶片产生频率与超声波相同的电信号。