《波与射线传感器》PPT课件

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1、传感器原理及应用第11章波与射线传感器传感器原理及应用第11章波与射线传感器主要内容11.1超声波传感器11.2红外线传感器11.3核辐射传感器传感器原理及应用第11章波与射线传感器声波频率界限人耳听见的波称声波（机械波）频率在16—20KHz；次声波———低于20Hz；超声波———高于20KHz.声波频率界限11.1超声波传感器11.1.1超声波及物理特性传感器原理及应用第11章波与射线传感器11.1超声波传感器11.1.1超声波及物理特性超声波技术是以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术;通过超

2、声波的产生　　传播　　接受等物理过程完成。超声波传感器主要功能是产生、接收超声波信号。根据超声波的各种物理特性，使它在检测技术中获得广泛应用。如：超声波测距、测厚、测流量、无损探伤、超声成像。传感器原理及应用第11章波与射线传感器超声波在液体、固体中衰减很小，穿透能力强，特别是不透光的固体能穿透几十米；当超声波从一种介质入射到另一种介质时，在界面上会产生反射、折射和波形转换。超声波为直线传播方式，频率越高绕射越弱，但反射越强，利用这种性质可以制成超声波测距传感器。超声波在空气中传播速度较慢，为340m/

3、s，这一特点使得超声波应用变得非常简单，可以通过测量波的传播时间，测量距离、厚度等。11.1超声波传感器11.1.1超声波及物理特性传感器原理及应用第11章波与射线传感器声波在介质中传播时随距离的增加能量逐渐衰减，衰减规律用声的能量描述：声压声强：声波与声源之间距离；：衰减系数Np/m（奈培/米）；:为X=0处声压、声强；声波随X增加声能由于扩散吸收而减弱。11.1超声波传感器11.1.1超声波及物理特性传感器原理及应用第11章波与射线传感器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

4、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；接收元件；利用压电材料正压电效应，将超声波振动转换为电信号。11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器传感器原理及应用第11章波与射线传感器不同超声波传感器工作方式超声波传感器使用时的两种形式：反射式、直射式11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器c)反射式ＲＸＴＸＴＸＲＸa）兼用型ＴＸＲＸ专用型b)直射式发射探头（

5、TX）接收探头（RX）传感器原理及应用第11章波与射线传感器各种超声波传感器产品11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器传感器原理及应用第11章波与射线传感器超声波传感器等效电路11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器C’CLR等效电路电感性电容性频率frfafr:L、C、R产生的串联谐振频率fa：L、C、C’产生的并联谐振频率电抗特性超声波传感器可等效为一个RLC的串并联谐振电路。由电抗特性可见中间是电感性，两边是电容性，这是超声波传感器所特有的。其中频率低的fr：L、C、R产生的串联谐振频率

6、；频率高的fa：L、C、C’产生的并联谐振频率超声波传感器在串联谐振频率时阻抗最小。传感器原理及应用第11章波与射线传感器在超声波发送器双振子施加40KHz电压，通过逆压电效应，使压电振子振动发送出超声波信号。接收探头经正压电效应将机械能转换成电信号，转换电路将接收到的信号放大处理。超声波传感器的工作原理11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器超声波传感器结构双压电振子圆锥形共振盘栅孔传感器原理及应用第11章波与射线传感器11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器压电晶片为圆形薄片，超声波频率f与

7、圆片厚度成反比；阻尼块吸收声能，降低机械品质，无阻尼时，电脉冲停止晶片会继续振荡，加长脉冲宽度，使分辨率变差。传感器原理及应用第11章波与射线传感器11.1超声波传感器11.1.2超声波传感器超声波测液位hhsh2ah2as超声波在液体中传播测量超声波在空气中传播测量单换能器从发射到接收的时间：t=2h/C传感器到液面的距离：h=Ct/2双换能器经过的路程：2S=ct液位高度：C：超声波在介质中传播速度传感器原理及应用第11章波与射线传感器发射驱动电路：由反向器①②组成RC振荡器经门电路完成功率放大，经

8、CP耦合传送给超声波振子产生超声发射信号。11.1超声波传感器11.1.3超声波传感器测距原理超声波传感器发射基本电路超声波传感器测距基本电路主要由振荡发射电路、检测电路两部分组成：振荡器频率调整传感器原理及应用第11章波与射线传感器超声波传感器接收电路检测电路：超声波信号极微弱，需要增益高的放大电路用于检测反射波，输出的高频信号电压接检波、放大、开关电路输出或报警。11.1超声波传感器11.1.3超声波传感器测距原理100倍放大传感器原理