第9章超声波传感器及应用S教学教案
《主题三 第二节 超声波的应用》教学设计教学反思
《超声波的应用》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解超声波的基本概念和特性。
2. 掌握超声波在日常生活和工业生产中的应用。
3. 培养观察、分析和解决问题的能力。
二、教学重难点1. 教学重点：超声波在医学诊断、清洗、焊接、测距等领域的应用。
2. 教学难点：理解超声波的传播特性及其在各种应用中的原理。
三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、投影仪、超声波演示器等。
2. 准备教学视频：展示超声波在不同领域的应用。
3. 准备实例：搜集超声波在日常生活和工业生产中的实际应用案例。
4. 布置预习：学生自行了解超声波的基本概念和特性。
四、教学过程：本节教学包括实验探究、观察视频、介绍实例、自主探索和思考练习等环节。
（一）导入新课1. 简单介绍什么是超声波及其特点和应用。
2. 引出超声波在生活中的应用实例，激发学生的兴趣。
（二）实验探究1. 介绍实验仪器，如何使用。
2. 详细讲解实验步骤，引导学生动手操作。
3. 观察实验现象，讨论总结实验结论。
（三）观察视频1. 播放关于超声波应用的视频，如清洗牙齿、无损探伤等。
2. 结合视频，讲解超声波的应用原理和特点。
3. 引导学生思考，超声波的应用有哪些局限性？（四）介绍实例1. 介绍超声波在医疗、工业、农业、军事等领域的应用。
2. 结合实例，讲解超声波的特点和优势。
3. 引导学生思考，如何将超声波应用到自己的生活中？（五）自主探索和思考练习1. 布置一些与超声波应用相关的思考题，让学生自主探索。
2. 针对本节课的内容，设计一些练习题，帮助学生巩固知识。
3. 鼓励学生提出自己对超声波应用的疑问和想法，共同讨论解答。
（六）小结1. 总结本节课的重点内容，强调超声波的特点和应用。
2. 鼓励学生发现生活中更多的超声波应用，拓展知识面。
（七）作业布置1. 要求学生通过网络、书籍等途径，搜集更多超声波的应用案例，下节课与同学分享。
2. 思考如何将超声波应用到自己的生活中，并提出具体的实施方案。
传感器原理与应用技术全书电子教案.
传感器原理与应用技术全书电子教案.一、教学内容1. 传感器概述传感器的定义、分类与作用传感器的发展与应用领域2. 传感器的基本原理传感器的工作原理与性能指标传感器的误差分析及补偿方法3. 常见传感器及其应用电阻式传感器电容式传感器电感式传感器磁电式传感器光电式传感器超声波传感器二、教学目标1. 掌握传感器的基本概念、分类、工作原理及性能指标。
2. 学会分析传感器的误差来源，了解误差补偿方法。
3. 能够运用常见传感器解决实际问题，提高实际操作能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及性能指标传感器的误差分析及补偿方法2. 教学重点：常见传感器及其应用传感器在实际工程中的应用案例分析四、教具与学具准备1. 教具：传感器原理与应用技术教材PPT课件实验设备：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、超声波传感器2. 学具：笔记本、文具实验报告册五、教学过程1. 导入：通过展示传感器在日常生活中的应用实例，引发学生兴趣，引入本节课的主题。
2. 理论讲解：（1）传感器概述（2）传感器的基本原理（3）常见传感器及其应用3. 实践环节：（1）分组讨论：针对不同类型的传感器，讨论其工作原理、性能指标及误差来源。
（2）实验操作：每组选取一种传感器，进行实际操作，观察传感器性能，分析实验数据。
4. 例题讲解：选取典型例题，讲解传感器在实际工程中的应用。
5. 随堂练习：布置与课程内容相关的练习题，检验学生对知识点的掌握。
六、板书设计1. 传感器概述2. 传感器的基本原理3. 常见传感器及其应用4. 传感器误差分析及补偿方法5. 传感器在实际工程中的应用案例七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的定义、分类与作用。
（2）分析常见传感器的误差来源，并提出相应的补偿方法。
（3）结合实际案例，阐述传感器在现代工程技术中的应用。
2. 答案：（1）传感器的定义、分类与作用：见教材P13。
超声波传感器测距探究教案 综合实践七年级
《超声波传感器测距探究》一、教学分析1、项目分析我校学生通过问卷调查，发现“坐姿前倾、近距离用眼”是造成近视的主要成因之一，因此学生提出创意。
经过展评，学生选取了具可操作性的创意项目——《制作能测距会报警的坐姿纠正器》，开展本次综合实践活动。
活动过程分为发现问题、分析需求、设计模型、技术探究、作品验证、改进完善６个阶段。
本课的内容是《超声波传感器测距探究》，在项目中处于技术探究阶段，也是技术探究重点。
2、学情分析在知识技能方面，学习本课前，学生已有初步体验了用AS-block软件编程设计ＬＥＤ灯闪烁信号、蜂鸣信号。
但面对陌生的超声波传感器，隐性的超声波反射路径问题，需要寻求帮助。
在情感方面，对创客工具本身的好奇心刚刚建立，需要特定情境来激发持续的学习兴趣。
在认知能力方面，学生一般能从坐姿现象中发现问题，但分析问题比较片面，探究能力也存在个体差异，需要同伴互助。
3、教学目标知识与技能1、学会连接超声波传感器到ARDUINO板对应端口，学会观察测量结果；2、能说出超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施；3、学会应用AS-block的”如果……那么……否则……”模块编程过程与方法１、养成利用信息技术平台进行自主学习的习惯；２、在测距实验及成果展示中体验合作学习的优势；３、在发现问题—分析问题—解决问题的过程中，学会探究学习；情感与价值观1、增强健康的坐姿意识；2、建立合作、探究、分享的意识。
4、教学重点1、超声波传感器连接方法及测量结果观察方法。
2、用”如果……那么……否则……”模块编写程序，启动信号，提醒坐姿；5、教学难点本课的难点是：隐性的超声波无效反射路径对测量结果的影响及改进措施。
二、教学策略教法：情境教学法、任务驱动法学法：自主学习法、小组合作法、探究学习法。
分组方式：三人一组（或两人一组），强弱搭配。
教学准备：learnsite信息技术学习平台、调查报告、微课（连接图、程序图、微视频）、教育云平台中的计时、积分工具四、教学评价1、小组活动自评表小组活动自评表自评人：2、成果展示互评表成果互评表3、探究素养师评价工具此评价由教师点赞，科代表在教育云平台互动课堂工具——小组积分记录，实时呈现结果。
八年级《超声波及其应用》教案、教学设计
-设想：针对基础薄弱的学生，提供易懂的辅导资料，加强课后辅导；对于基础较好的学生，适当增加拓展性学习任务，提高其学术素养。
四、教学内容与过程
（一）导入新课，500字
1.教师以生活中常见的超声波应用实例作为导入，如B超、声呐等，引导学生思考这些技术背后的原理。
2.利用多媒体资源，如动画、图片等，直观地展示超声波的传播特性和发射接收原理，降低学习难度。
-设想：通过动画演示超声波的传播过程，让学生直观地了解其方向性好、穿透力强等特点。
3.创设互动环节，组织学生分组讨论超声波在实际生活中的应用，培养学生的合作意识和问题解决能力。
-设想：让学生分组探讨超声波在医疗、工业检测等领域的应用，分享各组的学习成果。
-描述实验步骤，明确每一步的操作方法和目的。
-记录实验结果，分析实验现象，总结实验结论。
4.拓展研究：调查超声波在其他领域的应用，如工业、医疗、军事等，并撰写一篇300字左右的调查报告。
5.思考题：结合超声波的应用，思考如何将超声波技术应用于日常生活中，以提高生活质量或解决实际问题。
作业要求：
1.作业应在规定的时间内完成，确保质量。
-选择题：涉及超声波应用的相关问题，让学生选择正确答案。
-填空题：补充完整超声波相关概念、原理等。
3.学生完成练习题，教师及时批改并给予反馈。
（五）总结归纳，500字
1.教师带领学生回顾本节课所学内容，总结超声波的定义、传播特性、发射接收原理及实际应用。
2.强调超声波技术在生活中的重要性，激发学生对科学技术的热爱。
3.鼓励学生在课后继续探索超声波在其他领域的应用，培养学生的自主学习能力。
9-波式传感器
J J 0e
9.3 核辐射传感器
2.核辐射
放射性同位索在衰变过程中放出一种特殊的带有一定能量的粒子或射线， 这种现象称为“核辐射”。放出的射线有 、 、 三种射线。 通常用单位时间内发生衰变的次数来表示放射性的强弱，称为放射性 强度。
I I 0 e t
9.3 核辐射传感器
9.3.2 组成及防护
3.微波湿度传感器 水分子是极性分子，在常态下形成偶极子杂乱无章地分布 着。当有外电场作用时，偶极子将形成定向排列。在微
波场作用下，偶极子不断地从电场中获得能量 ( 这是一
个储能的过程 ) ，表现为微波信号的相移；又不断地释 放能量(这是一个放能的过程)，表现为微波的衰减。
9.4 微波传感器
4.微波无损检测
第9章 波式和射线式传感器
9.1 红外传感器 9.2 超声波传感器
9.3 核辐射传感器
9.4 微波传感器
9.1 红外传感器
9.1.1 物理基础 红外线也称红外光或红外辐射，是位于可见光中红光以外的光线，故称为 红外线。它是一种人眼看不见的电磁波，它的波长范围大致在 0.75 ~ 1000m 红外光的最大特点是具有光热效应，能辐射热量，它是光谱中最大光热效 应区。红外辐射本质上是一种热辐射，自然界中的任何物体，只要其本身 温度高于绝对零度，就会向外部空间不断地辐射红外线。
9.4 微波传感器
2.组成
微波发生器(或称微波振荡器)、微波天线及微波检测器。 (1)微波发生器 由于微波波长很短、频率很高 300 MHz ~ 300GHz ，微波需要用波导管传输。 (2)微波天线 用于将经振荡器产生的微波信号发射出去的装置。 (3)微波检测器 用于探测微波信号的装置。较低频率下的半导体PN结元件、较高频率下的隧 道结元件
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。
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，
高三物理下册《传感器及其应用》教案、教学设计
-针对不同学生的学习需求，制定不同层次的教学目标，使每位学生都能在原有基础上得到提高。
-教师在教学中关注学生的个体差异，及时给予反馈和指导，提高教学质量。
5.设想五：开展多元化评价，激发学生的学习动力
-结合过程性评价和终结性评价，全面评估学生的学习效果，关注学生在学习过程中的表现。
-鼓励学生自我评价和相互评价，培养学生的自主学习能力和批判性思维。
-邀请学生分享学习心得，总结自己在学习过程中的收获和不足。
2.教师点评：针对学生的总结，教师给予点评，强调重点知识点，纠正学生后的学习中继续努力。
-提醒学生关注传感器技术的发展动态，培养他们的科学素养和创新能力。
五、作业布置
为了巩固学生对传感器及其应用的知识，培养他们的实践操作能力和创新意识，特布置以下作业：
（三）学生小组讨论
1.教学活动设计：将学生分成小组，针对传感器的应用场景和误差分析进行讨论。
-每组选择一个特定的传感器应用场景，分析该场景下传感器的选型、使用和误差来源。
-学生之间相互交流、分享观点，形成小组共识。
2.教师指导：在各小组讨论过程中，教师给予适当的指导和启发，引导学生深入思考。
-帮助学生明确讨论的方向，确保讨论内容与教学目标相符。
2.基本概念：介绍传感器的定义、分类和基本工作原理，让学生对传感器有初步的认识。
3.课堂讲解：结合教材，详细讲解各类传感器的特点、应用场景及工作原理。
4.实践操作：组织学生进行实验，学会使用常见传感器进行物理量的测量，分析测量结果的准确性、可靠性和误差来源。
5.小组讨论：分组讨论传感器在现实生活中的应用，分享学习心得，提高合作能力和解决问题的能力。
《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-PPT课件.ppt
原理简述
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感 器。超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能 晶片在电压的激励下发生振动产生的，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，它可穿透几十米的深度。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。
超声波传感器主要采用直接反射式的检测模式。位于传 感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感 器的接收器，从而使传感器检测到被测物。
在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和 超声波测厚两种。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
压电式超声波接收器是有时就用同一个换能兼做发生和 接受器两种用途。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
压电陶瓷芯片
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
超 声 波 流 量 计 现 场 使 用
石料测量
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
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。
赣科版八上信息科技 第二单元 第6课 超声波传感器 教案9
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日常生活中的潜在应用，特别是在自动化控制方面的作用。
培养学生关注信息技术如何改变和优化日常生活的意识。
计算思维：通过拆解和组合超声波传感器、继电器和电机等模块，学生将学会逻辑思考和问题解决的方法。
学生将能够利用编程知识，将实际情境转化为计算机可理解的指令，实现自动化控制。
数字化学习与创新：学生将掌握利用编程语言和工具进行项目设计的能力，如使用microbit 等编程平台进行超声波传感器的读取和控制。
鼓励学生通过实践操作，不断尝试和创新，以实现更智能、更高效的自动化控制方案。
信息社会责任：学生将了解并意识到，在设计和应用信息技术时，需要考虑其对环境、能源和社会的影响。
培养学生利用信息技术减少能源消耗、提高资源利用率的责任感，推动可持续发展。
聆听教师提问，思考并回答。
激发对超声波传感器的好奇心和探索通过生活实例引入，拉近学生与科技的距离，激发学习兴趣。
欲。
环节一：项目情境与零件介绍（10分钟）教师活动：详细介绍项目情境，强调自动感应风扇设计的背景和意义。
展示电机、继电器和超声波传感器的实物或图片，讲解它们的特点和功能。
环节二：超声波模块与继电器模块的学习（15分钟）教师活动：演示超声波模块的工作原理，展示如何在编程界面选择连接接口并读取距离。
提供代码示例（如原教学设计中的代码），并解释代码逻辑。
接着介绍继电器模块的工作原理，展示如何通过控制继电器开关来控制风扇电机。
提供继电器控制的代码示例，并解释代码逻辑。
演示编程：在编程环境中，演示如何配置超声波传感器与控制板的连接接口，并编写代码来读取超声波传感器与前方物体之间的距离。
python复制代码# 示例代码：读取超声波传感器距离from microbit import *import urm10 # 假设urm10是一个模拟的超声波传感while True:Dist = urm10.read(0, 1) # 读取超声波传感器与前display.scroll(str(Dist)) # 在显示屏上显示距离sleep(1000) # 每隔1秒刷新一次环节三：脚本搭建与调试（5分钟）教师活动：引导学生根据流程图6-8，尝试搭建完整的脚本。
超声波传感器及应用PPT教案
Z=ρc
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14
常用材料的密度、声阻抗与声速 （环境温度为0℃）
材料
钢 铝 铜 有机玻璃 甘油 水（20℃） 油 空气
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密度 ρ(103kg·m-
1)
声阻抗 Z（
103MPa·s 1）
纵波声速 cL（km/ s
）
横波声速 cs（km/s）
7.8
46
5.9
3.23
2.7
17
6.32
3.08
8.9
42
4.7
2.05
1.18
3.2
2.73
1.43
1.26
2.4
1.92
—
1.0
1.48
1.48
—
0.9
1.28
1.4
—
0.0013
0.0004
0.34
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—
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（2）波长
超声波的波长λ与频率f乘积恒等于声速c，即 λ f =c
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（3）指向性
超声波声源发出的超声波束以一定的角度 逐渐向外扩散。在声束横截面的中心轴线 上，超声波最强，且随着扩散角度的增大 而减小。
1—超声源 2—轴线 3—指向角 4—等强度线
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指向角θ与超声源的直径D、以及波长λ之间 的关系为
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44
9.3超声波传感器的应用
1．超声波测厚
超声波测厚常用脉冲回波法。
超声波探头与被测物体表面接触。主控制器产 生一定频率的脉冲信号，送往发射电路，经电 流放大后激励压电式探头，以产生重复的超声 波脉冲。脉冲波传到被测工件另一面被反射回 来，被同一探头接收。如果超声波在工件中的 声速υ是已知的，设工件厚度为δ，脉冲波从发 射到接收的时间间隔t可以测量，因此可求出工 件厚度为
八年级《超声波及其应用》教案、教学设计
（二）讲授新知
1.超声波基本概念：讲解超声波的定义，以及超声波与普通声波的区别。
2.超声波产生与传播：介绍超声波的产生方法，如压电效应、磁致伸缩等，并讲解超声波的传播特性。
3.超声波应用原理：以具体的超声波应用为例，如超声波清洗、超声波探伤等，讲解其工作原理。
八年级《超声波及其应用》教案、教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1.了解超声波的基本概念，包括超声波的定义、产生、传播和接收过程。
2.掌握超声波的特点，如方向性好、穿透力强、易于反射等。
3.学习超声波在实际应用中的原理，如超声波清洗、超声波探伤、医学诊断等。
4.能够运用所学知识，分析并解决与超声波相声波及其应用》这一章节时，已具备了一定的物理基础知识，如声音的传播、反射等。在此基础上，学生对超声波这一新概念充满好奇，但可能对其具体原理和应用了解不深。因此，在教学过程中，教师需关注以下学情：
1.学生对超声波的概念和特点有一定的认识，但可能存在理解不透彻、混淆的情况，需要教师进行针对性讲解和引导。
（四）课堂练习
1.练习题目：设计具有针对性的练习题，涵盖本节课的重点知识。
2.练习形式：个人练习、小组讨论、黑板演示等。
3.教学目的：巩固学生所学知识，提高学生的实际应用能力。
（五）总结归纳
1.教学内容总结：对本节课的教学内容进行梳理，强调超声波的基本概念、特点和应用。
2.学生反馈：邀请学生分享学习收获，了解学生对本节课知识的掌握情况。
5.培养学生的实验操作能力，通过实验观察超声波的传播和反射现象。
（二）过程与方法
1.通过课堂讲解、实验演示、小组讨论等多种教学方式，使学生全面了解超声波的相关知识。
科学超声波测速教案
科学超声波测速教案超声波测速是一种利用超声波来测量物体速度的技术，它在工业、医学、科学研究等领域都有广泛的应用。
本教案将介绍超声波测速的基本原理、仪器使用方法以及实验操作步骤，帮助学生了解并掌握这一重要的科学技术。
一、超声波测速的基本原理超声波是指频率高于20kHz的声波，它在空气中传播的速度约为340m/s，远远快于普通声波。
超声波测速利用超声波在物体中传播的速度来测量物体的速度。
当超声波遇到物体表面时，一部分超声波被反射回来，另一部分超声波穿过物体并在另一侧被接收器接收。
通过测量超声波的传播时间和物体的厚度，可以计算出物体的速度。
二、超声波测速仪器的使用方法1. 准备工作：将超声波测速仪器放置在平稳的台面上，保持仪器和被测物体之间的距离在合适范围内。
接通电源并进行仪器自检，确保仪器正常工作。
2. 设置参数：根据被测物体的材料和厚度，设置超声波测速仪器的参数，包括超声波频率、脉冲宽度、增益等。
3. 进行测量：将超声波传感器贴紧被测物体表面，按下测量按钮开始测量。
测量完成后，仪器将显示被测物体的速度值。
三、实验操作步骤1. 实验目的：通过超声波测速仪器测量不同材料的速度，掌握超声波测速的基本原理和仪器使用方法。
2. 实验材料：超声波测速仪器、不同材料的样品（如金属、塑料、玻璃等）。
3. 实验步骤：（1）将超声波测速仪器放置在平稳的台面上，并接通电源进行自检。
（2）选择一个样品，贴紧超声波传感器，设置仪器参数并进行测量。
（3）记录测量结果，并将样品更换为其他材料，重复步骤（2）。
（4）根据测量结果分析不同材料的超声波传播速度，并总结实验结果。
四、实验结果分析通过实验测量，我们可以得到不同材料的超声波传播速度。
一般来说，金属材料的超声波传播速度较高，塑料材料次之，玻璃材料较低。
这是因为不同材料的密度和弹性模量不同，导致超声波在材料中传播速度不同。
五、实验总结通过本次实验，我们了解了超声波测速的基本原理、仪器使用方法以及实验操作步骤，掌握了超声波测速的实验技能。
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
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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波的反射和折射
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（1）反射定律
入射角 的正弦与反射角'的正弦之比等于波
速之比。当入射波和反射波的波型相同、波速
相等时，入射角 等于反射角'。
（2）折射定律
入射角 的正弦与折射角的正弦之比等于超 声波在入射波所处介质的波速c1与在折射波中 介质的波速c2之比，即
第9章超声波传感器及应用
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1
引言
超声波技术是一门以物理、电子、机械及材料 学为基础的，各行各业都使用的通用技术之一。 它是通过超声波产生、传播以及接收这个物理 过程来完成的。超声波在液体、固体中衰减很 小，穿透能力强，特别是对不透光的固体，超 声波能穿透几十米的厚度。当超声波从一种介 质入射到另一种介质时，由于在两种介质中的 传播速度不同，在介质面上会产生反射、折射 和波型转换等现象。超声波的这些特性使它在 检测技术中获得了广泛的应用，如超声波无损 探伤、厚度测量、流速测量、超声显微镜及超 声成像等。
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密度 ρ(103kg·m-
1)
声阻抗 Z（
103MPa·s 1）
纵波声速 cL（km/ s
）
横波声速 cs（km/s）
7.8
46
5.9
3.23
2.7
17
6.32
3.08
8.9
42
4.7
2.05
1.18
3.2
2.73
1.43
1.26
2.4
1.92
—
1.0
1.48
1.48
—
0.9
1.28
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6
2.可闻声波
美妙的音乐可使人陶醉。
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3.超声波
蝙蝠
能发出和 听见超声 波。
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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 的特点。
超声波加湿器
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超声波雾化器
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声波的波型
（1）纵波—质点振动方向与波的传播方 向一致的波。
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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
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3
声波频率的界限划分
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5
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。
1.4
—
0.0013
0.0004
0.34
—
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（2）波长
超声波的波长λ与频率f乘积恒等于声速c，
即
λ f =c
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（3）指向性
超声波声源发出的超声波束以一定的角 度逐渐向外扩散。在声束横截面的中心 轴线上，超声波最强，且随着扩散角度 的增大而减小。
1—超声源 2—轴线 3—指向角 4—等强度线
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指向角θ与超声源的直径D、以及波长λ
之间的关系为
sinθ= 1.22λ/D
设超声源的直径D=20mm，射入钢板的
超声波（纵波）频率为5MHz，则根据
式（可得θ=4o，可见该超声波的指向性
是十分尖锐的。
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3.超声波的反射和折射
超声波从一种介质传播到另一介质，在 两个介质的分界面上一部分能量被反射 回原介质，叫做反射波，另一部分透射 过界面，在另一种介质内部继续传播， 则叫做折射波。这样的两种情况分别称 之为声波的反射和折射，
用压电效应，将机械振动波转换成同频率的交变电
荷和20电20/9压/19。
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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。
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表面波
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2.声速、波长与指向性
（1）声速 纵波、横波及表面波的传播速度取决于
介质的弹性系数、介质的密度以及声阻 抗。
介质的声阻抗Z等于介质的密度ρ和声速 c的乘积，即
Z=ρc
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常用材料的密度、声阻抗与声速 （环境温度为0℃）
材料
钢 铝 铜 有机玻璃 甘油 水（20℃） 油 空气
（2）横波—质点振动方向垂直于传播方 向的波。
（3）表面波—质点的振动介于横波与纵 波之间，沿着表面传播的波。
横波只能在固体中传播，纵波能在固体、液体和气体中传播，表 面波随深度增加衰减很快。为了测量各种状态下的物理量，多采
用纵波。2020/9/19
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横波
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9.2超声波探头及耦合技术
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。
完成这种功能的装置就是超声波传感器， 习惯上称为超声波换能器，或超声波探 头。
超声波发射探头发出的超声波脉冲在介 质中传到其介面经过反射后，再返回到 接收探头，这就是超声波测距原理。
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9.2.1 超声波探头
工作原理：压电式、磁致伸缩式、电磁 式
其结构不同，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、空气传导探 头以及其他专用探头等，
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各种超声波探头
参考常州市常超检测设备有限公司资料）
（以下
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
sin / sin = c1 / c2
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4.超声波的衰减
超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加， 能量逐渐衰减，其衰减的程度与超声波的扩散、 散射及吸收等因素有关。
超声波在介质中传播时，能量的衰减决定于声 波的扩散、散射和吸收，在理想介质中，声波 的衰减仅来自于声波的扩散，即随声波传播距 离增加而引起声能的减弱。散射衰减是固体介 质中的颗粒界面或流体介质中的悬浮粒子使声 波散射。吸收衰减是由介质的导热性、粘滞性 及弹性滞后造成的，介质吸收声能并转换为热 能。
接触式直探头 （纵波垂直入射 到被检介质）
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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接插件
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超声波探头中的压电陶瓷芯片
将数百伏的超声电脉冲加到压电晶片上，利用
逆压电效应，使晶片发射出持续时间很短的超声振
动波。当超声波经被测物反射回到压电晶片时，利