超声波传感器PPT课件
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9
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 气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间 产生几百度的高温和高达上千个大气压的压力，这 种现象被称之为“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。
F1发射的超声波先到达 T1
38
测量流量原理分类
时间差法测量流量原理：在被测管道上下 游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和 接收探头（F1，T1）、（F2，T2），其中F1，T1 的超声波是顺流传播的，而F2，T2的超声波是 逆流传播的。由于这两束超声波在液体中传播 速度的不同，测量两接收探头上超声波传播的
当超声发射器与接收器置于同侧的属于 反射型，反射型可用于接近开关、测距、测 液位或物位、金属探伤以及测厚等。
26
超声波传感器应用举例
27
超声波传感器应用举例（续）
28
超声波传感器应用举例（续）
质量检查
紧固件的安装错误检测 29
超声波传感器应用举例（续）
叠放高度测量
30
超声波传感器应用举例（续）
4
蝙蝠依靠超声波捕食
5
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
超声波雾化器
6
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
7
倒车雷达
8
超声波在医学检查 中的应用
胎儿的 B超影像
超声波传感器
1
概述： 声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于16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
2.可闻声波(16HZ-20KHZ)
美妙的音乐可使人陶醉。
3
3.超声波 (>20KHZ)
蝙蝠 能发出和 听见超声 波。
空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时， 被反射回来，并被另一只空气超声探头所接收。测 出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间
t，再乘以空气的声速（340m/s），就是超声脉冲
物件放置错误检测
31
超声波传感器应用举例（续）
透明塑料张力控制
32
超声波传感器应用举例（续）
机械手定位
33
超声波传感器 应用举例（续）
纸卷直径检测
34
超声波传感器应用举例（续）
平整度测量
35
超声波传感器 应用举例（续）
超长距离检测
36
超声波传感器 应用举例（续）
流水线计数
37
一、超声波流量计
时间差t，可得到流体的平均速度及流量。
39
F1发射的超声波到达 F2的时间较短
40
频率差法测量流量原理：
F1、F2 是完全相同的超声探头，安装在管壁外 面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器
与接收器用。首先由F1发射出第一个超声脉冲，它通
过管壁、流体及另一侧管壁被F2接收，此信号经放大
后再次触发F1的驱动电路，使F1发射第二个声脉冲 。
10
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）
气泡
清洗物
波浪
超声换能器
11
2.6.1 超声波物理基础
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。
43
超声波流量计现场使用
44
超声波多普勒测量车速
45
多普勒效应
前进方向的 频率升高
如果波源和观察 者之间有相对运动， 那么观察者接收到的 频率和波源的频率就 不相同了，这种现象 叫做多普勒效应。测 出f 就可得到运动速 度。
46
超声波多普勒测量风速
风
风引起超声波的频率 变大或变小
47
超声波测距
21
空气超声探头
1—外壳 5—引脚
a） 超声发射器 b）超声接收器
2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片
6—阻抗匹配器 7—超声波束
22
空气超声探头（续）
23
空气超声探头外形
24
空气超声探头外形（续）
25
2.6.3 超声波传感器的应用
当超声发射器与接收器分别置于被测物 两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用 于遥控器、防盗报警器、接近开关等。
17
各种超声波探头
（以下参考常州市常超检测设备有限公司资料）
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
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。
接插件
18
接触式 直探头原理
超声脉冲电压
输入端
接地端
12
超声波的波型分类
超声波的传播波型主要可分为 纵波、横波、表面波等几种。
13
纵 波
14
横波
15
表面波
16
2.6.2 超声波换能器及耦合技术
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。
紧接着，由F2发射超声脉冲，而F1作接收器，可以测
得F1的脉冲重复频率为f1。同理可以测得F2的脉冲重
ຫໍສະໝຸດ Baidu
复频率为f2。顺流发射频率f1与逆流发射频率f 2的频
率差 f与被测流速v成正比 。
F1
F2
41
发射、接收探头也可以安装在管道的同一侧
42
同侧式超声波流量计的使用
（参考北京菲波仪表有限公司资料）
19
接触式斜探头（横波、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。
20
各种接触式斜探头
常用频率范围：1~5MHz
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 气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间 产生几百度的高温和高达上千个大气压的压力，这 种现象被称之为“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。
F1发射的超声波先到达 T1
38
测量流量原理分类
时间差法测量流量原理：在被测管道上下 游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和 接收探头（F1，T1）、（F2，T2），其中F1，T1 的超声波是顺流传播的，而F2，T2的超声波是 逆流传播的。由于这两束超声波在液体中传播 速度的不同，测量两接收探头上超声波传播的
当超声发射器与接收器置于同侧的属于 反射型，反射型可用于接近开关、测距、测 液位或物位、金属探伤以及测厚等。
26
超声波传感器应用举例
27
超声波传感器应用举例（续）
28
超声波传感器应用举例（续）
质量检查
紧固件的安装错误检测 29
超声波传感器应用举例（续）
叠放高度测量
30
超声波传感器应用举例（续）
4
蝙蝠依靠超声波捕食
5
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
超声波雾化器
6
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
7
倒车雷达
8
超声波在医学检查 中的应用
胎儿的 B超影像
超声波传感器
1
概述： 声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于16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
2.可闻声波(16HZ-20KHZ)
美妙的音乐可使人陶醉。
3
3.超声波 (>20KHZ)
蝙蝠 能发出和 听见超声 波。
空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时， 被反射回来，并被另一只空气超声探头所接收。测 出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间
t，再乘以空气的声速（340m/s），就是超声脉冲
物件放置错误检测
31
超声波传感器应用举例（续）
透明塑料张力控制
32
超声波传感器应用举例（续）
机械手定位
33
超声波传感器 应用举例（续）
纸卷直径检测
34
超声波传感器应用举例（续）
平整度测量
35
超声波传感器 应用举例（续）
超长距离检测
36
超声波传感器 应用举例（续）
流水线计数
37
一、超声波流量计
时间差t，可得到流体的平均速度及流量。
39
F1发射的超声波到达 F2的时间较短
40
频率差法测量流量原理：
F1、F2 是完全相同的超声探头，安装在管壁外 面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器
与接收器用。首先由F1发射出第一个超声脉冲，它通
过管壁、流体及另一侧管壁被F2接收，此信号经放大
后再次触发F1的驱动电路，使F1发射第二个声脉冲 。
10
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）
气泡
清洗物
波浪
超声换能器
11
2.6.1 超声波物理基础
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。
43
超声波流量计现场使用
44
超声波多普勒测量车速
45
多普勒效应
前进方向的 频率升高
如果波源和观察 者之间有相对运动， 那么观察者接收到的 频率和波源的频率就 不相同了，这种现象 叫做多普勒效应。测 出f 就可得到运动速 度。
46
超声波多普勒测量风速
风
风引起超声波的频率 变大或变小
47
超声波测距
21
空气超声探头
1—外壳 5—引脚
a） 超声发射器 b）超声接收器
2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片
6—阻抗匹配器 7—超声波束
22
空气超声探头（续）
23
空气超声探头外形
24
空气超声探头外形（续）
25
2.6.3 超声波传感器的应用
当超声发射器与接收器分别置于被测物 两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用 于遥控器、防盗报警器、接近开关等。
17
各种超声波探头
（以下参考常州市常超检测设备有限公司资料）
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
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。
接插件
18
接触式 直探头原理
超声脉冲电压
输入端
接地端
12
超声波的波型分类
超声波的传播波型主要可分为 纵波、横波、表面波等几种。
13
纵 波
14
横波
15
表面波
16
2.6.2 超声波换能器及耦合技术
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。
紧接着，由F2发射超声脉冲，而F1作接收器，可以测
得F1的脉冲重复频率为f1。同理可以测得F2的脉冲重
ຫໍສະໝຸດ Baidu
复频率为f2。顺流发射频率f1与逆流发射频率f 2的频
率差 f与被测流速v成正比 。
F1
F2
41
发射、接收探头也可以安装在管道的同一侧
42
同侧式超声波流量计的使用
（参考北京菲波仪表有限公司资料）
19
接触式斜探头（横波、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。
20
各种接触式斜探头
常用频率范围：1~5MHz