超声波传感器教学教材
赣科版八上信息科技 第二单元 第6课 超声波传感器 教案3
超声波传感器 教学设计信息意识：培养学生关注生活中科技应用的习惯，认识到信息技术对日常生活的影响，特别是在节能和资源管理方面的重要性。
通过学习超声波传感器在自动感应风扇中的应用，增强学生对信息技术价值的认识。
计算思维： 通过拆解超声波传感器和继电器模块的工作原理，以及编写控制风扇的脚本，锻炼学生的逻辑思维和问题解决能力。
学生将学会将复杂问题分解为小模块，并依次解决，从而掌握计算思维的基本方法。
数字化学习与创新： 利用编程工具和信息技术资源，学生将亲身体验数字化学习的乐趣。
通过动手实践，学生将掌握如何利用超声波传感器等数字化工具进行创新设计，实现自动感应风扇的功能，培养数字化学习和创新的能力。
信息社会责任： 强调信息技术在节能、环保等方面的社会责任，引导学生思考如何利用所学技术为社会做出贡献。
通过设计自动感应风扇，学生将意识到信息技术在减少资源浪费、保护环境方面的潜力，从而培养起对信息社会责任的意识和担当。
认真听讲，思考教师提出的问题。
尝试回答教师的提问，提出自己的想法和疑问。
••解决问题。
环节一：电机与继电器的介绍 教师活动： 展示电机和继电器的实物或图片，简要介绍它们的特点和功能。
讲解电机在电风扇中的作用，以及继电器在电路控制中的关键作用。
演示电机和继电器的简单工作原理，如电机的旋转和继电器的开关动作。
环节二：超声波传感器的工作原理及使用 教师活动： 详细介绍超声波传感器的工作原理，包括发射超声波、接收反射波和计算距离的过程。
展示超声波传感器的实物或图片，指出其关键部件和接口。
演示如何使用超声波传感器探测距离，并给出示例代码（如上述代码段）。
引导学生理解代码中的关键语句和函数，如urm10.read(0,1)用于读取超声波传感器与前方物体之间的距离。
环节三：利用超声波传感器控制风扇的方法 教师活动： 讲解如何利用超声波传感器探测到的距离信息来控制风扇的开关。
展示完整的脚本搭建流程图，并详细解释每个步骤的意义和作用。
超声波传感器课件
数据处理与分析
使用相关软件对采集 到的数据进行处理和 分析。
数据处理与分析
数据清洗
去除异常值和噪声，确 保数据质量。
数据转换
将原始数据转换为更易 于分析的格式或图表。
数据分析
根据实验目的，对数据 进行统计分析或趋势分
析。
结果解释与结论
根据分析结果，得出结 论并解释实验现象。
06
问题与解答
常见问题及解决方案
02
03
04
工业自动化
用于检测生产线上的物体位置 和距离，实现自动化控制和定
位。
机器人技术
用于机器人导航、避障和定位 ，提高机器人的智能和自主性
。
医疗诊断
用于检测人体内部器官和病变 ，如超声成像和胎儿监测。
环境ห้องสมุดไป่ตู้测
用于检测空气污染、水质污染 等环境问题，实现环境监测和
保护。
02
超声波传感器的设计与制 造
气体检测
超声波传感器能够检测空气中的有害气体和粉尘，如一氧化碳、二氧化硫、PM2.5等。这对于保障公共安全和预 防环境污染具有重要意义。
工业自动化与智能制造
机器人定位
在工业自动化生产线上，超声波传感器常用于机器人的定位和避障。通过向目标物体发射超声波并接 收回声信号，机器人可以精确地判断出目标物体的距离和位置，从而实现高效、精准的操作。
VS
新工艺
新型工艺如纳米压印、光刻技术等在超声 波传感器的制造中得到应用，这些新工艺 能够实现更精细的加工和更高的集成度， 提高传感器的分辨率和响应速度。
多功能化与集成化的发展
多功能化
超声波传感器正朝着多功能化的方向发展， 除了基本的检测功能外，还集成了温度、湿 度、压力等多种传感器，实现多参数的检测 和监控。
认识超声波传感器课件
学习任务
随着电子技术，机械工程技术和人工智能的发展。机器人应用 领域越来越广泛。例如，当地震或火灾等灾情发生时。如果救 援人员第一时间无法直接进入灾害现场，可以派遭机器人进入 灾害现场执行搜索和救援任务，如图4-1所示。
学习任务
这节课，我们将搭建一辆可以自主行走的机器人小车，让它能 完成简单的救援任务，如图4-2所示。
动手实践:调试超声波传感器
超声波传感器在本例的实际应用中，主要用于判断小车和障碍 物之间的距离是否超出设定值。如果超声波传感器检测到的距 离 大 于 设 定 值 ， LED 屏 幕 显 示 “ √”, 如 图 4-12 所 示 ： 否 则 ， 显 示“×”。
实践创新
实践创新
利用超声波传感器和其他辅助器材,制作一个简易的手持超 声波测距仪。
②编写如图4-11所示的程序，用超声波传感器测距，如果超 声波传感器检测到的距离大于设定值（例如5厘米），LED屏 幕显示“√”:否则显示“×”。
参考操作步骤: (4)上传程序进行离线实地测试
③单击“上传到设备”按钮，将程序载入micro:bit中。 ④断开数据线,打开机器人小车电源，进行离线实地测试。
参考操操作作步步骤骤:: ((33))用用串串口口实实时时读读取取超超声声波波传传感感器器检检测测到到的的数数据据
②为便于调试，将编程模式切换到“实时模式”，单击“扩展” 按钮，选择“套件”选项中的"micro:Maqueen(麦昆)，如图 4-9所示。
参考操操作作步步骤骤:: ((33))用用串串口口实实时时读读取取超超声声波波传传感感器器检检测测到到的的数数据据
本课的主要学习任务有:
1.了解超声波传感器的工作原理。 2.应用超声波传感器测距。 3.了解电机的应用。 4.搭建简易的救援机器人。 5.编写程序指挥机器人完成救援任务。
超声波传感器测距的教案
超声波传感器测距的教案教案一课题：超声波传感器测距教学目标：1. 让学生理解超声波传感器的工作原理和应用。
2. 学生能够掌握超声波传感器测距的方法和步骤。
3. 通过实验探究，培养学生的科学思维和实践能力。
4. 激发学生对科学技术的兴趣和探索精神。
教学重点与难点：- 教学重点：超声波传感器的工作原理和测距方法。
- 教学难点：理解超声波传播过程中的时间与距离的关系。
教学方法：实验探究法、小组合作法教学过程：一、导入新课展示一些利用超声波传感器的实际应用场景，如倒车雷达、自动门等，引导学生思考超声波是如何实现测距功能的。
二、新课讲授1. 讲解超声波的特性，如方向性好、穿透力强等。
2. 引出超声波传感器，结合实物介绍其结构和组成部分。
3. 阐述超声波传感器测距的原理：通过发射超声波并接收反射波，根据时间差计算距离。
三、实验探究1. 分组进行实验，每组一套超声波传感器实验装置。
2. 教师指导学生进行实验操作，包括连接电路、设置参数等。
对话示例：师：“同学们，现在大家开始分组进行实验，先检查一下实验装置是否齐全，然后按照步骤进行操作。
”生：“好的，老师。
”师：“在连接电路的时候要注意正负极哦，有不明白的随时问老师。
”3. 记录实验数据，如发射和接收的时间差。
四、数据分析与讨论1. 各小组汇报实验数据。
2. 共同分析数据，探讨影响测距精度的因素。
对话示例：师：“请各个小组把你们的实验数据分享一下。
”生：“我们这组测了几个不同距离的数据……”师：“大家一起来分析一下这些数据，看看能发现什么问题。
”五、知识拓展介绍超声波传感器在其他领域的应用，如工业自动化、医疗等。
六、总结归纳1. 回顾本节课的重点内容：超声波传感器的原理和测距方法。
2. 强调实验过程中的注意事项和科学态度。
教材分析：本节课的内容紧密结合实际应用，通过对超声波传感器的学习，使学生了解现代科技在日常生活中的应用。
教材内容循序渐进，从超声波的基本特性到传感器的工作原理，再到具体的测距方法，有利于学生逐步掌握知识。
赣科版八上信息科技 第二单元 第6课 超声波传感器 教案8
超声波传感器教学设计信息意识：学生能够认识到信息技术在日常生活中的广泛应用，理解超声波传感器等技术在实现智能家居、节能减排等方面的重要性。
培养学生关注并思考如何利用信息技术解决实际问题，提高信息敏感度和信息应用能力。
计算思维：通过学习超声波传感器的工作原理和编程控制风扇的方法，学生能够掌握基本的逻辑判断和条件分支结构。
培养学生分析问题、抽象问题、设计算法和解决问题的能力，形成计算思维的习惯。
数字化学习与创新：学生能够利用编程工具和超声波传感器等硬件进行实践操作，通过动手实验和编程实现自动感应风扇的设计。
鼓励学生在实践中探索和创新，培养数字化学习和创新的能力，提高利用信息技术进行自主学习的能力。
信息社会责任：学生应了解并遵守信息技术使用的道德规范和法律法规，确保在设计和使用自动感应风扇等智能设备时，尊重他人隐私和安全。
培养学生关注信息社会的伦理问题，提高信息安全意识和责任感，促进信息技术的健康发展。
论，提出自己的见解和疑问。
明确本课的学习目标，做好学习准备。
培养学生的思维能力和表达能力。
• 明确学习目标，为新课的讲授做好铺垫。
环节一：认识电机、舵机 教师活动： 展示电机和舵机的实物或图片，介绍它们的基本构造和工作原理。
通过演示或视频，展示电机和舵机在实际应用中的效果。
提问学生：“电机和舵机在自动感应风扇的装置中可能起到什么作用？”环节二：了解超声波传感器 教师活动： 展示超声波传感器的实物或图片，介绍其基本构造和工作原理。
通过实验演示，展示超声波传感器如何探测物体的距离。
提问学生：“超声波传感器在自动感应风扇的装置中可能起到什么作用？”环节三：编程实践教师活动：引导学生回顾前面学习的电机、舵机和超声波传感器的知识。
展示编程界面和流程图6-8，介绍如何搭建完整的脚本以实现自动感应风扇的功能。
示范编写超声波模块和继电器模块的代码，并解释代码的功能和逻辑。
代码示例：超声波模块代码：• 认真观察电机和舵机的实物或图片，聆听教师的介绍。
超声波传感器课稿课件
在工业自动化领域，超声波传感器可用 于检测工件的位置、尺寸和表面质量等。
在机器人技术领域，超声波传感器可用 于实现机器人对周围环境的感知和定位。
03
超声波传感器技术
信号处理技术
01
02
03
信号增强
通过放大电路或数字信号 处理技术，对微弱的超声 波信号进行增强，提高信 号的信噪比。
医疗领域
超声波传感器在医疗领域主要用于诊 断和监测，如超声成像、血流速度测 量等。
交通领域
超声波传感器可以用于车辆安全系统， 如倒车雷达、碰撞预警等，提高驾驶 安全性。
农业领域
在农业领域，超声波传感器可用于土 壤湿度、植物生长监测等方面，提高 农业生产效率和智能化水平。
06
总结与展望
本课程总结
超声波传感器原理介绍
在化工、石油、制药等领域，超声波传感器能够检测气体成分，如氧 气、氮气、二氧化碳等，实现气体浓度的实时监测和控制。
温度监测
超声波传感器可以用于温度监测，尤其在高温或低温环境下，能够实 现快速、准确的温度测量。
其他领域应用案例
总结词
除了工业检测和环境监测领域，超声 波传感器还广泛应用于医疗、交通、 农业等领域。
气体型超声波传感器主要用于气 体流速、流量和压力等参数的测量。
液体型超声波传感器主要用于液 位、流速和流量等参数的、厚度和形状等参数的测量。
04
超声波传感器的应用领域
超声波传感器广泛应用于工业自动化、 机器人技术、医疗设备、环境监测等领域。
在环境监测领域，超声波传感器可用于 测量空气质量、气体成分和温度等参数。
超声波传感器利用压电效应原理，将高频声波转换为电信号，
EV3 初级课程《超声波传感器》教案
《超声波传感器》教案老师：“测量距离是指测量它与物体之间的距离。
比较距离是指测量出的距离进行比较，是否满足设定的条件。
”老师：“今天我们就要利用超声波传感器，搭建一个能够车辆距离的小车。
小车直行，测量出行驶了多长的距离。
”提出任务一：建构：1）两个大型电机搭建基本车型。
2)竖直固定超声波传感器在车头。
3）固定触动传感器在车上。
程序：1）移动转向模块控制小车行走。
2）超声波传感器模块与显示模块相连显示距离。
一、结构分析。
1.结合图片，分析转盘的结构。
1) 车体2）触动传感器3）超声波传感器二、利用乐高教具，引导学生进行建构操作。
1.车体。
1）教师提问：如何搭建稳定的车体呢？2）制作要求：搭建任意一个之前学过的车体。
2.搭建触动传感器。
1) 教师提问：如何操控小车行走前进呢？2）制作要求：将触动传感器固定在小车上。
3.搭建超声波传感器。
1) 教师提问：如何安装超声波传感器呢？2）制作要求：将超声波传感器竖直固定在车头。
4.编程1）教师提问：如何实现超声波传感器的测量呢？今天老师要给大家介绍等待模块新的模式——超声波传感器模式，与超声波传感器模块。
2）如何把测量数值显示在屏幕上呢？——显示模块。
任务：小车以50功率后退2秒，测量行驶距离。
程序释义：移动转向模块功率50时间2秒——超声波传感器测量模式——连线显示模块。
二、提出任务三：课程回顾。
1.教师课程内容总结1）今天我们学习哪些新零件？它有哪些特点？——超声波传感器传感器。
能够测量距离。
2）分享一下今天你搭建的是哪种车型？——核心固定方式：横向/竖向/垂直/倾斜。
轮子个数：2/4/6等。
3）今天学习了哪些编程模块，它有什么作用？——等待模块中13个模式之一的超声波传感器模式与超声波传感器模块。
能够测量距离与比较距离。
2.《超声波传感器》活动内容分享1）学生以个人为单位，每名学生依次分享本次活动内容。
2)同学之间可以进行提问反馈。
提出任务四：整理教具。
《有趣的超声波传感器》教学设计--郝劲峰
综合实践研究性学习开展创新性活动品位创新的快乐《有趣的超声波传感器》市丰台区丰台第五小学郝劲峰Word资料一、指导思想与理论依据（一）指导思想综合实践的总目标是密切学生与生活的联系,推进学生对自然、社会和自我之在联系的整体认识与体验，发展学生的创新能力、实践能力以及良好的个性品质。
（二）理论依据1. 坚持学生的自主选择和主动参与,发展学生的创新精神和实践能力综合实践活动的实施要以学生的直接经验或体验为基础，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位,充分发挥学生的主动性和积极性,鼓励学生自主选择活动主题,积极开展活动,在活动中发展创新精神和实践能力。
2. 面向学生完整的生活领域,为学生提供开放的个性发展空间综合实践活动的实施是面向学生完整的生活领域，引领学生走向现实的社会生活，促进学生与生活的联系，为学生的个性发展提供开放的空间。
3. 注重学生的亲身体验和积极实践，促进学习方式的变革综合实践活动的实施强调学生乐于探究、勤于动手和勇于实践，注重学生在实践性学习活动过程中的体验和感受，要求学生超越单一的接受学习，亲身经历实践过程，体验实践活动，实现学习方式的变革。
二、教材分析1.教学容：《有趣的超声波传感器》是我校自主开发的机器人校本课程中的四年级部分。
本课共分为两课时，第一课时，学生学习认识超声波的概念，理解超声波传感器测距的原理，并能够使用超声波进行实际距离的测量。
本节课重点在与超声波在程序中的应用，通过超声波等待模块的使用来实现自动停车，机器人避障的效果，让学生感受程序与传感器共用所带来的神奇与乐趣。
2.知识背景：（1）声波：发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。
根据震动频率及人耳朵能够听到的围分为次声波（震动频率20赫兹一下），声波（震动频率在20-20000赫兹之间），超声波（震动频率在20000赫兹以上）（2）超声波：声音的震动频率在20000赫兹以上，超出人耳朵能够听到的围的声波。
超声波传感器讲解PPT学习教案
冲在被测件2 中第11所页/共经14页 历的来回距离，
再除以2，就得到厚度 ：
6、超声波探伤的原理
用纵波可探测金属存在的夹杂物、裂缝、 缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测 管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中 的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用 表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺 陷；用板波可探测薄板中的缺陷。
用途:单晶用于检测表面粗糙的工件 。 双晶头用于表面缺陷的探测 斜探头用于检测直声束无法到达的部位、或者缺陷的方向与检测
面之间存在夹角的区域。
第3页/共14页
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3、原理
一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一 侧管壁后，被另一个探头接收到，同时， 第二个探头同样发射信号被第一个探头接 收到，由于受到介质流速的影响，二者存 在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时 间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进 而可以得到流量值Q
一个探头发射信号穿过管壁介质另一一个探头发射信号穿过管壁介质另一侧管壁后被另一个探头接收到同时侧管壁后被另一个探头接收到同时第二个探头同样发射信号被第一个探头接第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到由于受到介质流速的影响二者存收到由于受到介质流速的影响二者存在时间差在时间差tt根据推算可以得出流速根据推算可以得出流速vv和时t之间的换算关系之间的换算关系vc22lvc22lt而可以得到流量值而可以得到流量值q当流体静止时声速为当流体静止时声速为cc
第7页/共14页Biblioteka 第8页/共14页5
（1）线聚焦探头， （2）双晶探头， （3）双晶探头、根据模拟量大小进行检测 （4）单晶探头、根据声波往返时间检测
小学信息技术《超声波传感器》优质教案、教学设计
《超声波传感器》教学设计一、目标设计（一）通过师生交流、观看视频，探究蝙蝠仿生学，了解超声波传感器的作用和原理。
（二）通过自主探究、小组合作，制作测距机器人检测桌面与天花板间的距离，掌握超声波指令模块的使用方法。
（三）自主探究、小组合作，利用超声波传感器制作智能避障机器人，学会用分支结构解决判断问题；综合应用本节所学知识，发挥创意设计自己的智能机器人。
在动手实践中感受创客的过程，培养算法思维能力。
二、评价设计目标（一）评价：知道超声波传感器的测距作用，说出测距原理。
目标（二）评价：能够利用“超声波”指令模块检测桌面与天花板之间的距离。
目标（三）评价：能够利用超声波传感器和分支结构编写程序设计智能避障机器人。
综合运用所学知识，发挥创意设计自己的智能机器人。
三、课前准备编程软件、机器人、超声波传感器、PPT、任务单四、教学重难点重点：能够使用超声波传感器实现机器人智能避障。
难点：将分支结构设计思维应用于问题的实践解决，培养学生算法思维。
五、教学流程设计（一）创设情境通过上节课的学习，同学们学会了利用电机让机器人跑起来，但是又遇到了新问题。
请看视频：播放机器人撞上障碍物（墙）的视频。
提出问题：视频中发生了什么状况？你想如何改进机器人，让它变得更智能？【预设：自动避障】提出问题：我们需要什么传感器来实现机器人自动避障？【引导：蝙蝠，一种夜行动物。
在伸手不见五指的黑夜却能灵活躲避障碍物。
它是如何做到的？】师生交流，师播放视频展示超声波原理：蝙蝠一边飞，一边从嘴里发出一种声音。
这种声音叫做超声波，人的耳朵是听不见的，蝙蝠的耳朵却能听见。
超声波像波浪一样向前推进，遇到障碍物就反射回来，传到蝙蝠的耳朵里，蝙蝠就立刻改变飞行的方向。
人们从蝙蝠身上得到了启示，研制了一种能够测距离的传感器叫作超声波传感器。
贴板书：（二）新授1、认识超声波传感器（师拿小车演示）它就像机器人的“大眼睛”，能够帮助机器人检测自己与其他物体之间的距离。
第2章02超声波传感器(教学设计)-初中信息技术九年级同步教学设计+视频+图片(苏科版2018)
2.计算思维：通过分析超声波传感器的特点和应用场景，培养学生的计算思维能力，使学生能够运用所学知识解决实际问题。
3.数字化学习与创新：通过实操演示和项目制作，培养学生的数字化学习与创新能力，使学生能够运用所学知识进行创新实践。
内容逻辑关系
①发射：超声波传感器通过发射器产生超声波信号，这些信号以声速传播。
②接收：超声波传感器通过接收器接收反射回来的超声波信号。
③处理：超声波传感器对接收到的信号进行处理，提取有用信息，如距离、速度等。
2.超声波传感器的特点
①非接触式测量：超声波传感器通过发射和接收超声波信号进行测量，无需与被测物体直接接触。
③智能家居：超声波传感器可用于实现智能家居的安全和自动化控制。
4.超声波传感器的编程和调试
①编程：通过编程实现超声波传感器的基本功能和应用。
②调试：通过调试解决超声波传感器在编程和应用中遇到的问题。
5.超声波传感器的未来发展
①集成化：超声波传感器的发展趋势是集成化，以提高其性能和可靠性。
②智能化：超声波传感器的发展趋势是智能化，以实现更复杂的功能和应用。
4.信息社会责任：通过学习超声波传感器在生活中的应用，使学生能够理解信息技术对人类生活的影响，培养学生的信息社会责任。
重点难点及解决办法
1.重点：超声波传感器的工作原理
解决办法：通过视频和图片展示超声波传感器的工作原理，结合实例讲解，使学生能够直观地理解超声波传感器的运作过程。
2.难点：超声波传感器的应用
1.4超声波传感器的编程和调试
-介绍超声波传感器的编程和调试方法，如使用Arduino、Raspberry Pi等开发平台。
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。
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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。
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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。
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
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
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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。
赣科版八上信息科技 第二单元 第6课 超声波传感器 教案4
超声波传感器 教学设计信息意识： 学生将能够识别并理解超声波传感器在家用电器自动化控制中的应用价值，意识到信息技术在日常生活和节能减排中的重要作用，从而培养起对信息技术的敏感度和关注度。
计算思维： 学生将通过模块化学习和脚本搭建，掌握利用编程逻辑处理超声波传感器数据、控制继电器开关风扇的方法，锻炼抽象思维、逻辑推理和问题解决能力，形成计算思维的基本框架。
数字化学习与创新： 学生将利用数字化工具和资源（如编程软件、超声波传感器等）进行实践操作，通过项目式学习探索自动化控制技术的实现方式，培养数字化环境下的学习能力和创新意识，为未来的技术创新打下基础。
信息社会责任： 学生将了解信息技术在节能减排、资源优化等方面的应用，认识到信息技术在促进社会可持续发展中的责任，从而树立起利用信息技术为社会服务的意识，积极践行信息社会责任。
认真观看PPT ，思考教师提出的问题。
小组讨论，分享自己对家电自动化的想法和期待。
•通过生活实例，让学生直观感受到物联网技术的便利。
• 激发学生对超声波传感器和家电自动化的好奇心和探索欲。
环节一：电机与继电器的介绍 教师活动： 使用PPT 和实物展示电机和继电器的外观、工作原理和应用场景。
讲解电机驱动风扇转动的基本原理，以及继电器作为电气开关的作用。
提问：“大家想想，如何通过编程来控制电机的转动和停止呢？” 环节二：超声波传感器的工作原理 教师活动： 使用PPT 和动画演示超声波传感器的工作原理，包括发射超声波、接收反射波和计算距离的过程。
讲解超声波传感器在测距、避障等方面的应用。
展示超声波传感器与微控制器（如micro:bit ）的连接方式。
环节三：编程实现超声波传感器控制风扇 教师活动： 展示编程代码，解释如何使用超声波传感器获取距离信息，并根据距离信息控制继电器的开关，从而控制风扇的转动和停止。
强调编程中的关键步骤和注意事项，如设置正确的接口、初始化变量、编写条件判断语句等。
《超声波传感器》PPT课件
第10章 超声波传感器 10.1.2 超声波的反射和折射
入 射波
反 射波
介 质1 介 质2
′
o
折 射波
图10-2 超声波的反射和折射
第10章 超声波传感器
由物理学知，当波在界面上产生反射时，入射角α的正弦与 反射角α′的正弦之比等于波速之比。 当波在界面处产生折射时， 入射角α的正弦与折射角β的正弦之比，等于入射波在第一介质 中的波速c1与折射波在第二介质中的波速c2之比，即
第10章 超声波传感器
10.1.1 超声波的波型及其传播速度
声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向的不同，声波 的波型也不同。
① 纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它能在 固体、
② 横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，它只能在固 体介质中传播；
③ 表面波：质点的振动介于横波与纵波之间，沿着介质表 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。
压电晶片多为圆板形， 厚度为δ。超声波频率f与其厚度δ成 反比。压电晶片的两面镀有银层，作导电的极板。
阻尼块的作用：降低晶片的机械品质， 吸收声能量。 如果 没有阻尼块，当激励的电脉冲信号停止时， 晶片将会继续振荡， 加长超声波的脉冲宽度，使分辨率变差。
第10章 超声波传感器
金属壳 吸收块
导 电 螺杆 接线片
（10-10）
式中：h——换能器距液面的距离； c——超声波在介质中传播的速度。
第10章 超声波传感器
对于如图10-4所示双换能器，超声波从发射到接收经过的
路程为2s，而
s ct 2
（10-11）
因此液位高度为
h s2 a2
（10-12）
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利用压电效应的原理制成，是利用了压电的可逆 效应即施加40KHz高频电压，压电片根据所加的高频电 压极性伸长或缩短，于是发射频率是40KHz的超声波， 利用了压电的逆压电效应。经被测物反射后接收器接 受，再利用压电材料的压电效应，转换成电荷，经测 量转换电路，记录或显示结果。
聚焦探头采用曲面晶片来发出聚焦的超声波； 也可以采用两种不同声速的塑料来制作声透镜；也 可以利用类似光学反射镜的原理制作声凹面镜来聚 焦超声波。
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聚焦探头原理及外形
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水浸聚焦探头
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（一）以固体为传导介质的超声探头
a单晶直探头
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b双晶直探头
c斜探头 15
1、接触式直探头（纵波垂直入射到被检介质）
常用频率范围：0.5~10MHz
常见晶片直径：5~30mm
保护膜
外壳用金属制 作，保护膜用硬度 很高的耐磨材料制 作，防止压电晶片 磨损。
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典型外形及符号
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二、超声波传感器的结构
结构： 超声发射器 超声接收器 发射器的压电片上粘贴了一只锥形共振盘，以提高 方向性。 接收器在共振盘上安装了阻抗匹配器以滤除噪声， 提高效率。
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以空气为传导介质的超声传感器结构
a） 超声发射器 b）超声接收器 1—外壳 2—金属丝网罩 3—锥形共 振盘 4—压电晶片 5—引脚 6—阻抗匹配器 7—超声波束
超声波塑料焊 接机
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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。
超声波传感器 概述：
次声波 声波的分类 声波
超声波 声波是机械波，振动频率为20Hz—20KHz。 1、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：频率20Hz—20KHz。
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超声波清洗原理及清洗器
（参考湖南省浏阳市医用仪具厂 、北京德泰隆科技发展有限责任公司资料）
波浪
气泡
清洗物
超声换能器
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第一节 超声波传感器的结构及工作原理
频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。 它的指向性很好，能量集中，因此穿透本领大， 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，超声波的频 率越高，其声场指向性就愈好。
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3.超声波：频率高于20KHz
蝙蝠能发出和听见超声波。蝙蝠依靠超声波捕食
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2、超声波应用举例
超声波与可闻声波不同，它可 以被聚焦，具有能量集中的特 点。
超声波加湿器
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超声波雾化器
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压电陶瓷或磁致伸缩材料在高电压窄脉冲作用下， 可得到较大功率的超声波，可以被聚焦，能用于集成 电路及塑料的焊接。
接插件
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2、双晶直探头
双晶直探头与单晶直探头的区别是： 结构： 由两个直探头组合而成，一个晶片是发射超声波， 另一个晶片接受超声波，两晶片间有隔离系统，发 射和接受互不影响。 延迟块可以减少盲区，提高分辨能力。 优点： 虽然结构比单晶直探头复杂，检测精度高。控制电 路简单。
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接触法双晶直探头
结构：
将两个单晶探头组合装 配在同一壳体内，其中一片 发射超声波，另一片接收超 声波。两晶片之间用一片吸 声性能强、绝缘性能好的薄 片加以隔离。
优点：
发射晶片
双晶探头的结构虽然复 杂些，但检测精度比单晶直 探头高，且超声信号的反射 和接收的控制电路较单晶直 探头简单。 接收晶片
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以空气为传导介质的超声传感器结构
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三、超声波探头
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。
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一、超声波的传感器的工作原理
目前市场销售的超声波传感器有两种形式：
专用型 、兼用型
产品通常标有谐振中心频率：
23KHz、40KHz、75KHz、200KHz、 400KHz。
超声波传感器有发射、接收两部分
发射元件—利用压电材料的逆压电效应，将 高频电振动转换为机械振动产生超声波。
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各种接触式斜探头
常用频率范围：1~5MHz
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双晶斜探头
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4、水浸探头
（可用自来水作为耦合剂）
选择声透 镜形状，可决定 聚焦形式为点聚 焦或线聚焦。
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5、聚焦探头
由于超声波的波长很短（毫米数量级），所以 它也类似光波，可以被聚焦成十分细的声束，其直 径可小到1mm左右，可以分辨试件中细小的缺陷， 这种探头称为聚焦探头。
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各种双晶直探头
焦距范围：5~40mm, 频率范围：2.5~5MHz， 钢中折射角：45 ~70
2020/波、瑞利波或兰姆波探头）
接插件 底部耐磨材料
压电晶片粘贴在与底面成一定角度（如30、 45等）的有机玻璃斜楔块上，当斜楔块与不同材 料的被测介质（试件）接触时，超声波将产生一 定角度的折射，倾斜入射到试件中去，可产生多 次反射，而传播到较远处去。