传感器原理及工程应用(第三版)超声波传感器38页PPT
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传感器原理及应用第三版课件
传感器原理及应用第三版课件
传感器是一种能够感知外部环境并将所得信息转化为电信号输出
的设备。
传感器原理的核心在于其内部的敏感元件，它们能够对外部
的物理、化学或生物量进行感应，并将感应所得到的信息转化为电信
号输出。
在不同的应用领域中，传感器的类型和原理也各有不同。
不同类型的传感器根据其工作原理可以分为压力传感器、温度传
感器、湿度传感器等。
而传感器的应用领域也非常广泛，包括但不限
于工业自动化、安防监控、医疗健康、环境监测等。
在工业自动化领域，传感器可以实现对生产过程的监测和控制，提高生产效率和产品
质量。
在安防监控领域，传感器可以实现对周围环境的实时监测，保
障人员和财产的安全。
传感器的选型和应用需要根据具体的需求进行综合考虑。
在选择
传感器时，需要考虑到其测量范围、精度、响应速度等参数，以确保
其能够准确可靠地工作。
在应用过程中，需要注意传感器的安装位置
和工作环境，防止外界环境对传感器性能的影响。
总的来说，传感器在现代社会中的应用越来越广泛，其在智能化、自动化等领域发挥着不可替代的作用。
稳步发展的传感器技术将为人
类生活带来更多便利和安全保障。
传感器原理及应用的研究和应用前
景十分广阔，值得我们持续关注和研究。
第三章超声波传感器ppt课件
漫反射光电开关
光幕光电传感器
11、超声波探伤的原理
• 超声波探伤是利用超声能透入金属材料的 深处，并由一截面进入另一截面时，在界 面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的 一种方法，当超声波束自零件表面由探头 通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就 分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲 波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置 和大小。
第三章超声波传感器
3、什么是超声波单晶探头、双晶探 头、斜探头？用途？
• 单晶探头特点：1、适用于探测晶片正下方与 声速方向垂直的缺陷。2、探测深度较大，使 用范围较广。3、检测灵敏度高。 • 双晶探头特点：1、双晶片声场重叠区域灵敏 度高，一般用于定位检测。2、探测深度较少。 3、检测灵敏度较高。 • 斜探头特点：1、适合探测探头斜下方不同角 度方向的缺陷。2、探测深度较少，适用单晶 探头难以探测的部位。3、检测灵敏度较高。
设计题：1、如图A在一批异形工件上安 装有两颗螺栓，如何设计检测装置在线 检测工件时是否如图所示的缺螺栓？
• 最佳的方式是把他按一定的顺序放在输送上往 前输送，在工件的上方相应的位置设置两传感 器，检测螺栓相对传感器的距离，然后根据距 离与标准值的差异来判断是否缺螺栓。
3、如图，如何设置传感器，使货箱 被送到导轨上的叉车后，叉车能够 自动把货箱送到指定的仓格内？
• 在升降机架上方加焊一横梁，然后在上面 安装一单晶直探头，再在仓库相应每一格 的顶端加焊相应的定位条，就可以实现目 的。
5、设计4种或以上的用超声波传感 器检测水罐内液体高度的方案。
如图上所示为脉冲回波式测量液位的工作原理 图。探头发出的超声脉冲通过介质到达液面， 经液面反射后又被探头接收。测量发射与接收 超声脉冲的时间间隔和介质中的传播速度，即 可求出探头与液面之间的距离
《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。
传感器原理及应用 ppt课件
／Sensor）的定义为： 能感受规定的被测量并按一定规律转换成
可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成。 我国往往把“传感器”和“敏感元件”等同使 用
传感器原理及应用
敏感元件（Sensing element） 直接感受或响应被测量的部分。有时
也将敏感元件称为传感器。 转换元件（Transduction element）
传感器原理及应用
（1）传感器从被测物体拾取能量时对被测物体 的状态产生了影响，从而导致了误差。如：热 电偶测温时，输入的热流是被测物体传递的， 若热电偶的热容量过大，将使被测物体的温度 下降，从而产生误差。
（2）传感器输出端的负载消耗传感器的能量时， 亦对被测物体造成误差。
感器的研究。
医学
传感器原理及应用
传感器原理及应用
航天
飞行器：控制在预定轨 道上
陀螺仪、阳光传感器、 星光传感器、地磁传感 器
传感器原理及应用
保护环境和生态平衡，实现可持续发展，必须 进行大气监测和江河湖海水质检测，需要大量 用于污水流量、PH值、电导、浊度、COD、 BOD、TP、TN、矿物油、氰化物、氨氮、总 氮、总磷、金属离子浓度特别是重金属离子浓 度以及风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、 烟尘、烟气、SO2、NO、O3、CO等参数测 量的传感器，这些传感器中大多数亟待开发。
传感器原理及应用
香港理工AGV模型
传感器原理及应用
对人体的健康状况进行
诊断需要进行多种生理
参数的测量。
国内已经成功地开
发出了用于测量近红外
组织血氧参数的检测仪
器。人类基因组计划的研 究也大大促进了对酶、免
疫、微生物、细胞、DNA、 RNA、蛋白质、嗅觉、味
可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成。 我国往往把“传感器”和“敏感元件”等同使 用
传感器原理及应用
敏感元件（Sensing element） 直接感受或响应被测量的部分。有时
也将敏感元件称为传感器。 转换元件（Transduction element）
传感器原理及应用
（1）传感器从被测物体拾取能量时对被测物体 的状态产生了影响，从而导致了误差。如：热 电偶测温时，输入的热流是被测物体传递的， 若热电偶的热容量过大，将使被测物体的温度 下降，从而产生误差。
（2）传感器输出端的负载消耗传感器的能量时， 亦对被测物体造成误差。
感器的研究。
医学
传感器原理及应用
传感器原理及应用
航天
飞行器：控制在预定轨 道上
陀螺仪、阳光传感器、 星光传感器、地磁传感 器
传感器原理及应用
保护环境和生态平衡，实现可持续发展，必须 进行大气监测和江河湖海水质检测，需要大量 用于污水流量、PH值、电导、浊度、COD、 BOD、TP、TN、矿物油、氰化物、氨氮、总 氮、总磷、金属离子浓度特别是重金属离子浓 度以及风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、 烟尘、烟气、SO2、NO、O3、CO等参数测 量的传感器，这些传感器中大多数亟待开发。
传感器原理及应用
香港理工AGV模型
传感器原理及应用
对人体的健康状况进行
诊断需要进行多种生理
参数的测量。
国内已经成功地开
发出了用于测量近红外
组织血氧参数的检测仪
器。人类基因组计划的研 究也大大促进了对酶、免
疫、微生物、细胞、DNA、 RNA、蛋白质、嗅觉、味
传感器原理及工程应用(第三版)超声波传感器40页PPT
传感器原理及工程应用(第三版)超声 波ห้องสมุดไป่ตู้感器
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
超声波传感器及应用PPT课件
无创无痛
实时监测
医学超声成像系统能够实时获取人体 内部结构的图像，有助于医生及时发 现病变并进行诊断。
医学超声成像系统具有无创、无痛、 无辐射的特点，对患者的身体不会造 成伤害，特别适合孕妇和儿童的检查。
工业无损检测技术
检测材料内部缺陷
工业无损检测技术利用超声波传感器对材料进行无损检测，能够 检测出材料内部的裂纹、气孔、夹杂物等缺陷。
工业检测
01
无损检测
超声波传感器在工业领域中广泛应用于无损检测，通过向材料发射超声
波并分析回声信号，可以检测材料内部是否存在缺陷、裂纹或气孔等问
题。这种检测方法具有高精度和高效率的特点。
02
流量和液位测量
超声波传感器可用于测量流体的流量和液位高度。通过测量超声波在流
体中传播的时间或频率，可以推算出流体的流速、流量或液位高度等信
此外，随着物联网、人工智能等技术的不断发展，超声波 传感器在智能感知和物联网领域的应用前景也值得进一步 探讨和研究。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
可以分为压电式、磁致伸 缩式、电磁式等类型的超 声波传感器。
按工作频率分类
可以分为低频、中频和高 频超声波传感器。
按用途分类
可以分为医用、工业用、 军用等不同类型的超声波 传感器。
03 超声波传感器的应用领域
医学诊断
医学诊断
超声波传感器在医学领域中广泛应用于诊断和监测。通过向人体发射超声波并接收其回声 ，可以无创地检测和评估器官、血管和组织的结构和功能。例如，超声心动图用于检测心 脏疾病，超声成像用于诊断腹部和妇科疾病。
降低成本与推广应用
批量生产与制造成本降低
通过优化生产工艺和实现规模化生产， 降低超声波传感器的制造成本，促进其 推广应用。
超声波传感器PPT课件
超声波金丝焊接机
超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质的分界面时，能产生明显 的反射和折射现象，这一现象类似于光波。
便携式超声波 探鱼器
超声波在医学检查中的应用
胎儿的 B超影像
超声波用于高效清洗
当弱的声波信号作用于液体中时，会对液体产生一 定的负压，即液体体积增加，液体中分子空隙加大，形 成许多微小的气泡；而当强的声波信号作用于液体时， 则会对液体产生一定的正压，即液体体积被压缩减小， 液体中形成的微小气泡被压碎。经研究证明：超声波作 用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会象被称之为“空化作用”，超声 波清洗正是利用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到 清洗和冲刷工件内外表面的作用。超声清洗多用于半导 体、机械、玻璃、医疗仪器等行业。
超声波换能器又称超声波探头。超声波换能器的工作原 理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种，在检测技术中主 要采用压电式。超声波探头又分为直探头、斜探头、双探头、 表面波探头、聚焦探头、冲水探头、水浸探头、高温探头、 空气传导探头以及其他专用探头等。
各种超声波探头
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
纵波
质点振动方向与波的传播方向一 致的波，它能在固体、液体和气体 介质中传播
质点振动方向垂直于波的传播方向的 横波 波，它只能在固体介质中传播
质点的振动介于横波与纵波之间，沿着
表面波 介质表面传播，其振幅随深度增加而迅速 衰减的波，表面波只在固体的表面传播
纵波
横波
表面波
超声波的波形及其传播速度
波型的转换
各种波型均符合几何光学中的反射定律：
cLsin c来自1 cS1sin 1 sin 2
cL2
sin
超声波传感器ppt课件
第10章 波与射线传感器 10.1 超声波传感器 10.1.2 超声波传感器
传感器原理及应用
超声波探头结构 动画演示
第10章 波与射线传感器 10.1 超声波传感器 10.1.4 超声波传感器应用
传感器原理及应用
超声波频谱分析
各种超声波测厚传感器
超声波测流量
第10章 波与射线传感器 10.1 超声波传感器 10.1.4 超声波传感器应用
第10章 超声波传感器
传感器原理及应用
在实际应用中 , 超声波传感器安装在管道的外 部, 从管道的外面透过管壁发射和接收超声波 不会给管路内流动的流体带来影响。
第10章 超声波传感器
传感器原理及应用
第10章 超声波传感器
传感器原理及应用
第10章 超声波传感器
传感器原理及应用
超声波测厚
超声波测密度原理示意图
传感器原理及应用
10.3.1 物位传感器
利用超声波在两种介质的分界面上的反射特性而制
成的。
从发射超声脉冲开始, 到接收换能器接收到反射波为
止的这个时间间隔为已知 , 可以求出分界面的位置 ,
这种方法可以对物位进行测量。
第10章 超声波传感器
传感器原理及应用
根据发射和接收换能器的功能, 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, 双换能器的传感器发射和接收各由一个换能器担 任。
第10章 超声波传感器
传感器原理及应用
10.1
10.2 超声波传感器
10.3 应用
第10章 超声波传感器 10.1
传感器原理及应用
波动:振动在弹性介质内的传播。
声波:频率在16-2×104 Hz之间, 能为人耳所闻的机
超声波传感器详解PPT课件
数字式超声波振荡电路
振荡器产生的高频电压通过耦合电容CP供给超声波振子MA40S2S。CC4049的
H1和H2产生与超声波频率相对应的高频电压信号， H3～H6进行功率放大，再
经过耦合电容CP
MA40S2S。超声波振子若长时间加直流电
压，会使传感器特性明显变差， 因此，一般用交流电压通过耦合电容CP 供
b超声波在空气中传播2a2a19第7章超声波传感器20液位测量储油罐分选第7章超声波传感器21超声波液位计第7章超声波传感器22mdarse型室外保安机器人多个超声波传感器组成线阵或面阵形成多传感器第7章超声波传感器23为计数或安全目的进行人员探测第7章超声波传感器24堆置高度控制厚度测量第7章超声波传感器25脉冲回波法检测厚度工作原理超声波测厚第7章超声波传感器图910超声波测厚1双晶直探头2引线电缆3入射波4反射波5试件6测厚显示器图是超声波测厚示意图
α——衰减系数，单位为Np/cm（奈培/厘米）。
声波衰减原因： 扩散衰减：随声波传播距离增加而引起声能的减弱。 散射衰减：超声波在介质中传播时，固体介质中颗粒界面或流体介质中悬浮
粒子使声波产生散射，一部分声能不再沿原来传播方向运动，而 形成散射。 吸收衰减：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7章 超声波传感器
超声波液位计
第20页/共40页
第7章 超声波传感器 多个超声波传感器组成线阵或面阵形成多传感器
MDARS-E型室外保安机器人
第21页/共40页
第7章 超声波传感器
为计数或安全目的，进行人员探测
第22页/共40页
第7章 超声波传感器 堆置高度控制
振荡器产生的高频电压通过耦合电容CP供给超声波振子MA40S2S。CC4049的
H1和H2产生与超声波频率相对应的高频电压信号， H3～H6进行功率放大，再
经过耦合电容CP
MA40S2S。超声波振子若长时间加直流电
压，会使传感器特性明显变差， 因此，一般用交流电压通过耦合电容CP 供
b超声波在空气中传播2a2a19第7章超声波传感器20液位测量储油罐分选第7章超声波传感器21超声波液位计第7章超声波传感器22mdarse型室外保安机器人多个超声波传感器组成线阵或面阵形成多传感器第7章超声波传感器23为计数或安全目的进行人员探测第7章超声波传感器24堆置高度控制厚度测量第7章超声波传感器25脉冲回波法检测厚度工作原理超声波测厚第7章超声波传感器图910超声波测厚1双晶直探头2引线电缆3入射波4反射波5试件6测厚显示器图是超声波测厚示意图
α——衰减系数，单位为Np/cm（奈培/厘米）。
声波衰减原因： 扩散衰减：随声波传播距离增加而引起声能的减弱。 散射衰减：超声波在介质中传播时，固体介质中颗粒界面或流体介质中悬浮
粒子使声波产生散射，一部分声能不再沿原来传播方向运动，而 形成散射。 吸收衰减：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7章 超声波传感器
超声波液位计
第20页/共40页
第7章 超声波传感器 多个超声波传感器组成线阵或面阵形成多传感器
MDARS-E型室外保安机器人
第21页/共40页
第7章 超声波传感器
为计数或安全目的，进行人员探测
第22页/共40页
第7章 超声波传感器 堆置高度控制