《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課件-7.1-2超聲波換能器及耦合技術(shù)

超聲波換能器及耦合技術(shù)01以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的探頭0203以空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲波發(fā)射器和接受器

目錄耦合劑

超聲波換能器又稱超聲波探頭。超聲波換能器根據(jù)其工作原理不同，分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，在檢測(cè)技術(shù)中主要采用壓電式。

換能器由于其結(jié)構(gòu)的不同，可分為直探頭、斜探頭、雙探頭、表面探頭、聚焦探頭、水浸探頭、空氣傳導(dǎo)探頭以及其它專用探頭等。一

、以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的探頭

以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的單晶直探頭（俗稱直探頭）的結(jié)構(gòu)如右圖所示。

保護(hù)膜用于防止壓電晶片的磨損和改善耦合條件；阻尼吸收塊用于吸收壓電晶片背面的超聲脈沖能量，防止雜亂反射波的產(chǎn)生。

雙晶直探頭的結(jié)構(gòu)如圖b所示，它是由兩個(gè)單晶直探頭組成，裝配在同一殼體內(nèi)。兩個(gè)探頭之間用一塊吸聲性強(qiáng)，絕緣性能好的薄片加以隔離，并在壓電晶片下方增設(shè)延遲塊，使超聲波的發(fā)射和接受互不干擾。

在雙探頭中，一只壓電晶片發(fā)射超聲脈沖，另一只接收超聲脈沖。雙探頭的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜一些，但信號(hào)發(fā)射和接收電路卻較為簡(jiǎn)單。一

、以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的探頭

雙晶直探頭一

、以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的探頭

為了使超聲波能傾斜入射到被測(cè)介質(zhì)中，可選用斜探頭。壓電晶片粘貼在與底面成一定角度（如30°、45°等）的有機(jī)玻璃斜楔塊上。

壓電片上方用吸聲性強(qiáng)的阻尼吸收塊覆蓋，當(dāng)斜楔塊與不同材料的被測(cè)介質(zhì)接觸時(shí)，超聲波產(chǎn)生一定角度的折射，傾斜入射到試件中去，折射角可通過計(jì)算求得。一

、以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的探頭

一

、以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的探頭

二

、耦合劑

探頭一般不能直接將其放在試件表面（特別是粗糙金屬表面）來回移動(dòng)，以防探頭磨損。超聲探頭與被測(cè)物體接觸時(shí)，由于工件表面不平，與被測(cè)物體表面必然存在一層空氣薄層。

由于空氣的密度很小，將引起三種介質(zhì)兩個(gè)界面間強(qiáng)烈的雜亂反射波，造成嚴(yán)重的測(cè)量干擾。因此必須將接觸面之間的空氣排擠掉，使超聲波能夠順利的入射到被測(cè)介質(zhì)中。

以空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲波發(fā)射器和接受器一般是分開設(shè)置的，兩者的結(jié)構(gòu)也略有不同。如圖為以空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲波發(fā)射器和接收器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

發(fā)射器上的壓電片上粘貼了一只錐形共振盤，以便提高發(fā)射效率和增強(qiáng)方向性。而接收器則在共振盤上還增加了一只阻抗匹配器，以提高接受效率。空氣傳導(dǎo)型超聲波發(fā)射器和接收器三、以空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)的