7教案第章超聲波傳感器

1、超聲波傳感授課教7超聲波傳感授課教7實(shí)驗(yàn)演示結(jié)論：超聲波的方向性強(qiáng)，能量集中，能夠?qū)⑺榇蛩?，并形成霧狀噴出效超聲波物理基聲波的分超聲波波a）縱波 b）質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 c）橫波 d）縱波在鋼材中1超聲波發(fā)生器 2鋼材 3聲速、波長(zhǎng)與指向聲速 聲波的a）縱波 b）質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 c）橫波 d）縱波在鋼材中1超聲波發(fā)生器 2鋼材 3聲速、波長(zhǎng)與指向聲速 聲波的表7-1 幾種常用材料的聲速與密度、聲阻抗的關(guān)系（環(huán)境溫度為慢波：固體的橫波聲速約為縱波聲速的一半，而表面波的聲速約為橫波聲速比較和分析表7-1： 波f提問(wèn)5MHz的超聲波（縱波）7-1可知，縱波在鋼中的聲速 cL=5.9km/s，5MHz

2、的超聲波的波長(zhǎng) 為多少？（1.18mm） 指向提問(wèn)：超聲波最強(qiáng)位置是在聲束橫截面的中心軸線上？還是邊緣密度/103kgm-鋼銅鋁水Pc入射波 入射角 Pr反射波 r反射角 Ps折射波 介質(zhì)中沒(méi)有聲波 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，質(zhì)點(diǎn)所受到的壓強(qiáng)稱(chēng)為靜壓強(qiáng)；當(dāng)超聲波在介質(zhì)中 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)所受壓強(qiáng)將發(fā)生變化。質(zhì)點(diǎn)所受交變壓強(qiáng)與靜壓強(qiáng)之差稱(chēng)為聲壓 p。超聲波的加速度 面積A內(nèi)所通過(guò)的聲能稱(chēng)為聲強(qiáng)I，1超聲探頭 2耦合劑 3試件 4超聲波換能器及耦合技單晶直探超聲單晶直探超聲波探頭：又稱(chēng)超聲波換能器超聲波換能器按工作原理分類(lèi)：可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等a）單晶直探頭 b）雙晶直探

3、頭 c）1接插件 2外殼 3阻尼吸收塊 4引線 5壓電晶體 6層 8延遲塊 9有機(jī)玻璃斜楔塊 10試件 11分析超聲波的發(fā)射和接收過(guò)程復(fù)習(xí)：第六章的“壓電效應(yīng)”和“逆壓電效應(yīng)過(guò)一短暫的 時(shí)間回到壓電晶片。利用壓電效應(yīng)，晶片將機(jī)械振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成同頻率開(kāi)關(guān)切換電路框圖見(jiàn)第三節(jié)的圖 7-14。雙晶直探斜探有機(jī)玻璃斜楔塊：使超聲波產(chǎn)生一定角度的折射，傾斜入射到試件聚焦探7.2.2 以空氣為傳導(dǎo)介的壓電片上必須粘貼了一只錐盤(pán)，以提高發(fā)射效率和方向性盤(pán)上還增加了一只阻抗匹配器，以濾除噪聲、提高接收效率a）超1外殼 2金屬絲網(wǎng)罩 3錐盤(pán) 4壓電晶片 5引腳 6阻抗匹配器 7超聲波7.2.3 耦合技術(shù)做 B 超

4、時(shí)，耦合劑應(yīng)選B機(jī)超聲波傳感器7-11 a）原理圖 b）在圖 7-11 中，首先由 F1 順流發(fā)射出第一個(gè)超聲脈沖，它通過(guò)管壁、流體及另一側(cè)個(gè)聲脈沖，以此類(lèi)推。在第一個(gè)時(shí)間段 t1 里，F(xiàn)1 的脈沖重復(fù)頻率為f cvcos (cvcos)D/式中 超聲波束與流體的夾角； v發(fā)射超聲脈沖，而 F1 接收脈沖?？梢詼y(cè)得 F2 的脈沖重復(fù)頻率為 法復(fù)習(xí)物理學(xué)中的 效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)物體迎著波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，波被壓縮，波長(zhǎng)變得較快，所產(chǎn)生的頻偏效應(yīng)就越大。產(chǎn)生的fd 與波源、移動(dòng)物體兩者之間的相對(duì)速度v及超聲流量計(jì)的特探頭可安裝在被測(cè)管道的外壁，實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量；既不干擾流場(chǎng)，又不受流場(chǎng)參數(shù)的影響；超聲流量計(jì)的輸出與

5、流量基本上呈線性關(guān)系，準(zhǔn)確度一般可達(dá)量；大部分流量傳感器或多或少受進(jìn)口 狀況的影響，最普遍的是流速分布不均7.3.2 測(cè)量試件厚度的方法：電感測(cè)微器（10mm的物體的厚度，分辨力可達(dá) 0.5m10ma）超聲波測(cè)厚原理 b）1雙晶直探頭 2引線電纜 3入射波 4反射波 5試件 6 12c 值從面板輸7.3.3 1液面 2直管 3空氣超聲探頭 4反射小板 57-3 7-14 t0=2ms，th1=5.6ms。解 由c 2h0 所以h 0h=th1 h 0 如果有人進(jìn)入信號(hào)的有效區(qū)域（相對(duì)速度為 v ），從7-11 超聲防盜 器電原理框圖復(fù)習(xí) 效應(yīng)：當(dāng)超聲波源與 介質(zhì)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 接收到的頻

6、率與超聲波源發(fā)射的頻率將有所不同。產(chǎn)生的頻偏f 與相對(duì)速度的大小及方向有舉例：當(dāng)高速行駛的火車(chē)向你 近和掠過(guò)時(shí)，所產(chǎn)生的變調(diào)聲就是由 效應(yīng)提問(wèn)： 的電路原理：壓電喇叭收到兩個(gè)不同頻率所組成的差拍信號(hào)（40kHz由低通濾波器濾去 40kHz 信號(hào)，而留下f 的，無(wú)損探esting；Inspection； Evaluation采用放射線（X 光采用放射線（X 光、中子、 射線）照相檢測(cè)法：可以檢測(cè)材料紅外、激光、聲發(fā)射、微波超聲波檢測(cè)和探傷的特點(diǎn)：既可檢測(cè)材料表面的缺陷，又可檢幾米深的3超聲探傷分（1）A型超聲探又稱(chēng)“A型顯示超聲探傷”。探傷的結(jié)果以二維坐標(biāo)圖形式給（2）B型超聲探又稱(chēng)“B型顯示超

7、聲探傷”，B超。它將探頭探頭的掃描：可以是機(jī)械式發(fā)射晶片陣列（線陣）（3）CC型顯示超聲探傷”，CT掃描原理。C 型超聲探傷的特點(diǎn)可繪制出材料 缺陷的橫截面圖，這個(gè)橫截面與掃描聲束相垂直。橫截面圖利用三維動(dòng)畫(huà)原理，分析員可以在屏幕上控制該 圖像，以任意角度來(lái)觀察缺陷的大小和 。每一次掃描的原始數(shù)據(jù)可 并存貯，可以在以后的任何時(shí)刻調(diào)用，并打印探A 型超聲探A 型超聲探傷采用超聲脈沖反射法。而脈沖反射法根據(jù)波形不同又可分為縱波探傷、橫波探傷和表面波探傷等。A 型超聲探傷儀外形 。A型超聲波探傷儀外a）臺(tái)式A型探傷儀 b）便攜式A1電纜插頭座 2工作方式選擇a）臺(tái)式A型探傷儀 b）便攜式A1電纜插頭座 2工作方式選擇 3衰減細(xì)調(diào) 4衰減粗調(diào) 5發(fā)射波6第一次底反射波B1 7B2 8第五次底反射波B5 910掃描時(shí)間微調(diào) 11脈沖X軸移位 揚(yáng)聲器 13直探向下反射，周而復(fù)始，在熒光屏上出現(xiàn)始脈沖 T 和一系列底脈沖 B1、B2、B3、（見(jiàn)圖 7-16a。B 波的高度：與材料對(duì)超聲波的衰減有關(guān)，可以用于判斷試件的材質(zhì)、 晶體a）無(wú)缺陷時(shí)超聲波的反射及顯示波b）有缺陷時(shí)超聲波的反射及顯示波；7-27-17bX 10s/div(格)B T 波的距離為 10 格，F(xiàn) T 波的距離為3.5 格。求：1）t tF；2）鋼板的厚度 及缺陷與表面的距離 xF 。解 =cLt/2=(5.91030.11