超声波空气流量传感器的基本原理
超声波传感器
第1讲 超声波传感器的特性
测距离
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
测料位
第1讲 超声波传感器的特性
B扫描超声成像技术
第1讲 超声波传感器的特性
美国的维吉尼亚级潜艇
超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其
中以压电式最为常用。压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶
瓷，这种传感器统称为压电式超声波探头。 它是利用压电材料的压电效应 来工作的。 压电效应有正向压电效应和逆向压电效应。 超声波发送器是利用逆向压电效应制成——即在压电元件上施加电压， 元件就变形（也称应变）引起空气振动产生超声波，超声波以疏密波形式 传播，传送给超声波接收器。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的
固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会 因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面 。
产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
压电式超声波传感器的基本工作原理
子的形状、尺寸、数量、 介质的性质和散射粒子的性质有关。
吸收衰减是由于介质粘滞性，使超声波在介质中传播时造 成质点间的内摩擦，从而使一部分声能转换为热能，通过热传 导进行热交换，导致声能的损耗。
第1讲 超声波传感器的特性
（二） 超声波传感器的特性 3.1 频率特性
接收超声波
发送超声波
第1讲 超声波传感器的特性
第1讲 超声波传感器的特性
超声波传感器
第1讲 超声波传感器的特性
（一） 超声波传感器的原理及结构
利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置 称为超声波传感器、探测器或换能器，也称为探头。
超声波传感器
超声波传感器的实验报告一、超声波传感器的定义：超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。
超声波是振动频率高于20KHz的机械波。
它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。
超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
超声波传感器的原理：二、超声波传感器按其工作原理，可分为1、压电式2、磁致伸缩式3、电磁式压电式超声波传感器压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。
常用的敏感元件材料主要有压电晶体和压电陶瓷。
根据正、逆压电效应的不同，压电式超声波传感器分为发生器（发射探头）和接收器（接收探头）两种，根据结构和使用的波型不同可分为直探头、表面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚焦探头、水浸探头、喷水探头和专用探头等。
压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声波。
当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波最强。
压电式超声波传感器可以产生几十千赫到几十兆赫的高频超声波，其声强可达几十瓦每平方厘米。
压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。
当超声波作用到压电晶片上引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路，最后记录或显示出来。
压电式超声波接收器的结构和超声波发生器基本相同，有时就用同一个传感器兼作发生器和接收器两种用途。
典型的压电式超声波传感器结构主要由压电晶片、吸收块（阻尼块）、保护膜等组成。
压电晶片多为圆板形，超声波频率与其厚度成反比。
压电晶片的两面镀有银层，作为导电的极板，底面接地，上面接至引出线。
为了避免传感器与被测件直接接触而磨损压电晶片，在压电晶片下粘合一层保护膜。
超声波传感器应用课件
CATALOGUE
超声波传感器在医疗领域的应用
超声波在医学影像中的应用
01
02
诊断疾病
监测胎儿发育
03 辅助手术
超声波在生物组织检测中的应用
生物组织检测
药物作用机制研究
生物组织损伤评估
超声波在药物传递和基因治疗中的应用
药物传递
基因治疗
细胞和组织修复
CATALOGUE
超声波传感器在其他领域的应用
复合材料检测
超声波传感器可以检测复合材料内部 的缺陷和损伤，如分层、脱粘等。
玻璃和陶瓷检测
超声波传感器可以检测玻璃和陶瓷等 材料的内部缺陷和损伤。
管道和容器检测
超声波传感器可以用于管道和容器等 设备的内部检测，检测其内部的腐蚀 和裂纹等。
超声波无损检测的局限性
经验要求高
对环境因素敏感
对操作者技能要求高 成本较高
磁致伸缩式超声波传感器
利用磁致伸缩材料的磁致伸缩效应产 生超声波信号。
超声波传感器的应用领域
01
工业检测
02
医学诊断
03
环境监测
04
军事应用
CATALOGUE
超声波传感器在无损检测中的应用
超声波在无损检测中的优势
无损检测
。
高精度
实时性 可靠性
超声波在无损检测中的主要应用场景
金属材料检测
超声波传感器可以检测金属材料内部 的缺陷和损伤，如焊接缝、裂纹等。
超声波在军事领域的应用
声呐系统 引信技术 声学武器
CATALOGUE
超声波传感器的未来发展
新型超声波传感器的研发
微型化超声波传感器
01
高频超声波传感器
超声波流量计工作原理及分类和选型应用
超声波流量计工作原理及分类和选型应用2022年12月13日05:05生意社生意社12月13日讯一、CCS超声波流量计的工作原理及分类超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，如果在现场配以温度、压力仪表，经过密度补偿，还可以求得质量流量。
当超声波在流动的介质中传播的时候，相对于固定的坐标系统而言（如管道中的管壁），其声波的某些声学特性与静止介质中的声特性是不同的，在其基础上又叠加上了流体的流速信息，因而根据超声波某些声学特性随流速的变化就可以求出介质的流速。
超声波流量计根据测量原理的不同，种类较多，大致可以分为以下几类：1.传播速度法（时差法、相位差法和频差法）2.多普勒法3.相关法4.波束偏移法等。
但是目前最常采用的测量方法主要有两类：时差法和多普勒效应法。
同时，根据超声波流量计使用场合不同，可以分为固定式超声波流量计和便携式超声波流量计二、超声波流量计的选型应用根据原理不同：1、多谱勒式超声波流量计的选型多普勒法超声波流量计依靠水中杂质的反射来测量水的流速，因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体，如城市污水、污泥、工厂排放液、杂质含量稳定的工厂过程液等，而且可以测量连续混入气泡的液体。
但是根据测量原理，被测介质中必须含有一定数量的散射体（颗粒或气泡），否则仪表就不能正常工作。
2、时差式超声波流量计的选型目前生产最多、应用范围最广泛的是时差式超声波流量计。
它主要用来测量洁净的流体流量，在自来水公司和工业用水及江河水、回用水领域，得到广泛应用。
时差式超声波流量计此外可以测量杂技含量不高(杂质含量小于10g/L，粒径小于1mm)的均匀流体，如污水等介质的流量，但不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体积较大固体物的液体。
在这种情况下应用，应在换能器的上游进行消气、沉淀或过滤。
在悬浮颗粒含量过多或因管道条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可以试降低换能器频率，予以解决。
而且精度可达±1%。
超声波传感器的工作原理
超声波传感器的工作原理超声波传感器是一种常用于非接触式测量过程中的无线传感器，能够通过探测超声波声音来计算出物体距离，而无需实体接触。
它能帮助改善过程的可靠性，让操作更加顺畅精准。
一、超声波传感器的原理超声波传感器会用高频声波代替光，来实现非接触测量的目的。
当发射源发出一轮超声波后，它会被反射回，接收者会将原先轮回发射出的超声波和反射回来的超声波进行比较，从而计算出物体距离。
具体而言，超声波传感器使用一个可编程晶体振荡器，该晶体振荡器可调节超声波的脉冲发生频率，从而发出一轮频率特定的超声波波束，然后将反射回的信号放到接收机中，最后进行数据处理，从而计算出物体距离。
二、超声波传感器的参数超声波传感器的参数包括：1、发射频率：用来控制超声波传播的频率，一般为5kHz~100kHz 。
2、脉冲质量：指发射超声波信号的各个脉冲之间的间隔时间，影响超声波测量精度。
3、发射功率：指发射时超声波传感器功率的强度，越强测量距离越长。
4、脉冲宽度:指一个MAV脉冲的宽度，影响超声波测量深度。
三、超声波传感器的应用超声波传感器可广泛应用于过程控制、物料及容积测量、贴标机构应用、液位检测等领域。
用于精准测量物体的距离及物体的速度、大小，可以更加精确的改善及优化过程控制。
1、过程控制：用于测量液位、位移、渗透率、流量、管道/管塞位置及厚度检测等方面，以维持及改善过程管理。
2、物料及容积测量：超声波传感器能够准确测量周围空间的容积及物料的量，实现自动化的计量、称重及检测物料静止的位置。
3、贴标机构应用：超声波传感器可用于贴标机构，可检测表面的厚度及可编程的检测面。
4、液位检测：可较准确的测量储藏柜及水箱的水位，控制设备的工作状态及数量汇报。
总之，超声波传感器是一种无线传感器，可用于测量距离、物料及容积、贴标机构及液位检测等，可提高及改善过程控制的可靠性，让操作更加顺畅精准。
气体流量传感器工作原理
气体流量传感器工作原理
气体流量传感器是一种测量流体（气体）流量的装置。
它主要通过测量气体对传感器产生的影响来确定流量大小。
以下是常见的气体流量传感器工作原理的几种类型：
1. 热敏传感器：利用热丝电阻或热膜传感器来测量流体对传感器的冷却效应。
当气体流经传感器时，热敏元件的温度会发生相应的变化，进而测量温度差异来确定流体流量。
2. 低差压传感器：通过测量流体通过管道时产生的压差来间接测量流体流量。
传感器通常包含两个压力传感器，分别位于管道的上下游，并测量两侧的压力差。
3. 筒膜流量计：通过测量气体流经筒膜时的压差来确定流体流量。
筒膜通常由弹性材料制成，当气体通过时，筒膜会发生变形，并产生相应的压差。
4. 质量流量传感器：通过测量单位时间内流体通过传感器的质量来确定流体流量。
传感器利用质量传感器（如热敏电阻）和温度传感器来测量流体的质量变化。
根据质量守恒定律，可以计算出流动的质量。
5. 超声波传感器：利用超声波的传播速度差异来测量气体流量。
传感器通常包含一个发射器和一个接收器，发射器发射超声波脉冲，接收器接收反射的超声波信号。
根据接收到的信号延迟和传播速度，可以计算出气体的流速和流量。
以上是几种常见的气体流量传感器工作原理，不同类型的传感器适用于不同的应用场景，在选择使用时需要结合实际需求进行考虑。
超声波传感器 课件
−
c
+
L
v cos
=
2Lv cos
c2 − v2 cos2
（8-18）
• 由于 c v，故上式可近似为 2Lv cos c2
则流体的平均速度为
v c2 2L cos
（8-19） （8-20）
相位法测流量以测相位角代替时差法测时间，提高了测量精度。
但同样由于超声波在流体中的传播速度受温度影响将会产生一定 的测量误差。
波，不会产生横波和表面波。
8.2 超声波传感器
•
利用超声波在超声场中的物理特性
和各种效应而制成的装置称为超声波传感
器，又称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器可以实现声能和电能的互换
。以超声波作为检测技术手段，必须要产
生超声波和接收超声波。
•
超声波传感器按其工作原理，可分
为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中
对于单个超声探头而言，超声波从发射到液面，又从液
面发射到探头的时间间隔为 t = 2h • 式中，h—探头到液面的距离； v
（8-6）
v—超声波在介质中的传播速度。
则
h = v t 2
（8-7）
对于两个超声探头而言，超声波从发射到被接收经过的路程
为，而
s = v t 2
（8-8）
则液位的高度为 h = s2 − a2
的在（1～4）×103dB/mm之间。
• 3 超声波的波形转换
•
当超声波以某一角度入射到第二介质（固体）的界
面上，除有纵波的反射和折射外，还有横波的反射和折射
，如图8-3所示。在一定的条件下，还能产生表面波。
L
1
L1
超声波流量开关原理-概述说明以及解释
超声波流量开关原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超声波流量开关是一种基于超声波技术的流量测量设备，广泛应用于工业自动化控制领域。
通过利用超声波在流体中传播的速度差异，实现对流体的流速和流量进行实时监测和控制。
与传统的机械流量计相比，超声波流量开关具有无移动部件、易安装、精度高、稳定性好等优点，逐渐成为工业流量测量的主流技术之一。
本文将深入探讨超声波流量开关的基本原理、传感器工作原理以及应用领域，希望能为读者提供全面而深入的了解。
通过本文的阐述，读者将能够更好地理解超声波流量开关在工业自动化控制中的重要性和应用前景。
1.2 文章结构本文将首先介绍超声波流量开关的基本原理，包括其工作原理和原理结构。
接着将详细阐述超声波传感器的工作原理，以及超声波流量开关在不同领域的应用情况。
最后，我们将总结本文的主要内容，并展望超声波流量开关在未来的发展前景。
通过这样的结构安排，读者将能够全面了解超声波流量开关的原理及其在实际应用中的价值和意义。
1.3 目的本文旨在深入探讨超声波流量开关的原理，帮助读者更全面地了解该技术的工作机制和应用领域。
通过对超声波传感器的工作原理和超声波流量开关的基本原理进行详细解析，读者可以更好地理解超声波流量开关在工业生产和流体控制中的重要作用。
同时，本文还将对超声波流量开关的发展前景和未来趋势进行展望，希望能为相关领域的研究和应用提供一定的参考和指导。
通过本文的阅读，读者将能够更加深入地了解超声波流量开关技术，为其在工程实践中的应用提供更为有效的支持和指导。
2.正文2.1 超声波流量开关基本原理超声波流量开关是一种利用超声波传感器测量流体流速的装置。
其基本原理是根据流体对超声波的传播速度产生的影响来判断流速的大小。
当流体流经超声波传感器时，会引起超声波的传播速度发生变化，进而反映出流速的大小。
超声波流量开关的工作原理主要包括以下几个方面：1. 发射超声波：超声波流量开关通过内置的超声波传感器发射一束高频率的超声波信号；2. 接收超声波：传感器接收从流体中反射回来的超声波信号；3. 计算流速：根据测量到的超声波信号的传播时间差，计算出流体的流速；4. 判断流速状态：根据计算得到的流速与预设的阈值进行比较，判断流速是否高于或低于设定值，从而实现流速的开关控制。
插入式超声波流量计原理
插入式超声波流量计原理1. 引言插入式超声波流量计是一种常用于工业领域的流量测量仪器，它通过利用超声波技术来测量液体或气体在管道中的流速和体积流量。
本篇文章将详细解释插入式超声波流量计的基本原理，包括工作原理、传感器类型和测量方法等方面。
2. 工作原理插入式超声波流量计主要由传感器和电子部分组成，其中传感器是实现流速和体积流量测量的核心部分。
2.1 传感器类型常见的插入式超声波流量计传感器主要有两种类型，分别是侧反射式传感器和直接插入式传感器。
2.1.1 侧反射式传感器侧反射式传感器将发射器和接收器分别安装在管道的两侧，通过发射超声波信号后，信号在液体中传播，通过管道壁的反射返回接收器。
测量液体流速主要依靠接收到的反射信号的时间差和波长频率的变化。
2.1.2 直接插入式传感器直接插入式传感器将发射器和接收器一起安装在管道的一侧，超声波信号由发射器直接传播到接收器。
通过测量信号传播的时间和波长频率的变化，可以计算出流速和体积流量。
2.2 测量方法插入式超声波流量计通过测量超声波在液体中传播的时间差和频率变化来计算流速和体积流量。
2.2.1 时间差测量插入式超声波流量计利用超声波在液体中传播的速度来计算流速和体积流量。
通过在管道中沿流向安装两个传感器，分别为发射器和接收器。
发射器发出一个超声波脉冲信号，信号在液体中传播并被接收器接收到。
根据传播时间差和超声波在液体中传播的速度，可以计算出液体在管道中的流速。
2.2.2 频率变化测量插入式超声波流量计还可以通过测量超声波的频率变化来计算流速和体积流量。
超声波信号在液体中传播时，会受到液体流速的影响而发生频率变化。
通过测量发射器发出的超声波信号与接收器接收到的信号之间的频率差异，可以计算出流速和体积流量。
3. 优势与应用3.1 优势插入式超声波流量计具有以下优势:•非侵入式测量: 插入式超声波流量计可以直接插入管道中进行测量，不需要改变管道的结构，可以避免流体泄漏和压降等问题。
流量传感器的原理
流量传感器的原理流量传感器是一种用于测量流体流动速度和流量的装置，它在工业生产和科学实验中具有广泛的应用。
流量传感器的原理是基于流体力学和电子技术的结合，通过测量流体流过传感器时产生的各种信号来实现流量的测量和监控。
本文将介绍流量传感器的原理及其工作过程。
流量传感器的原理主要包括两个方面，一是基于流体力学的原理，二是基于电子技术的原理。
首先，基于流体力学的原理。
流体力学是研究流体运动规律的科学，它描述了流体在不同条件下的流动特性。
流量传感器利用流体力学的原理来测量流体的流速和流量。
当流体通过传感器时，会产生一定的压力、速度和流动状态，传感器能够通过测量这些参数来计算出流体的流速和流量。
例如，热式流量传感器利用流体流过时的传热现象来测量流体流速，而超声波流量传感器则利用超声波在流体中传播的速度来测量流速。
其次，基于电子技术的原理。
流量传感器还利用电子技术来实现信号的采集、处理和输出。
传感器会将测量到的流体参数转换成电信号，并通过电路进行放大、滤波和处理，最终输出为数字信号或模拟信号。
这些信号可以通过显示屏、控制器或计算机进行显示和记录，实现对流体流量的监测和控制。
电子技术的应用使得流量传感器具有了更高的精度和稳定性，能够适应更复杂的工作环境和要求。
流量传感器的工作过程可以简单描述为，当流体通过传感器时，传感器会测量流体的压力、速度或其他参数，并将这些参数转换成电信号。
电信号经过处理后，可以直接显示或输出到控制系统中，实现对流体流量的实时监测和控制。
流量传感器可以应用于液体、气体等不同介质的流量测量，广泛应用于化工、石油、水利、环保等领域。
总之，流量传感器的原理是基于流体力学和电子技术的结合，通过测量流体的流动参数来实现流量的测量和监控。
它的应用使得工业生产和科学实验能够更加精确和高效，为社会发展和进步提供了重要的支持和保障。
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超声波空气流量传感器的基本原理
随着我国多年在仪器仪表行业的探究，新型超声波空气流量传感器运行平稳，测量精度高。
超声波空气流量传感器的基本原理，超声波在流动的流体中的传播速度与流体的流速有关。
相对于固定座标系(如管壁), 顺流的超声波的传播速度将大于逆流的传播速度。
为实现流量( 流速) 测量, 首先需要有一个发射超声波的换能器( 俗称超声波探头), 通常采用石英等材料制成的压电元件作为换能器。
发射超声波时是利用负压电效应, 即利用高频电脉冲的作用, 使压电晶体高频振动, 从而发出脉冲变化的高频压力波(即超声波)。
超声波以某一角度射入流体中传播, 然后由装在管道对面的接收换能器接受。
接受换能器则利用正压电效应, 将高频压力波又转换高频的电脉冲信号。
时差式液体超声波空气流量传感器，管外夹式时差式液体超声波流量计利用测量超声波在管道中传播时间原理而实现的。
介质( 液体)在管道中流速, 与超声波沿介质顺流和逆流传播的时间差存在着线性关系。
只要分别测量出超声波顺流、逆流的传播时间, 就可以依据线性关系得到沿管道路径上各点流速的瞬时平均流速。
这样, 介质流量则可以通过流速、管道截面积以及雷诺数等得到。
当超声波束在液体中传播时, 流体的流动将使传播时间产生微小变化, 并且其传播时间的变化正比于液体的流速, 由此可求出液体的流速。
在待测流量管道外表面上, 按一定相对位置安装一对超声探头。
安装方式分为“z”法和“v”法。
一个探头受电脉冲激励产生的超声脉冲, 经管壁—流体—管壁为第二探头所接收。