《购物sensor》ppt课件

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1、传感器原理与应用13.传感检测技术13传感检测技术传感检测技术13.1超声检测13.1.1超声检测的物理基础2×104Hz当超声波由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，在异质界面上会产生反射、折射和波型转换等现象。1.波的反射和折射由物理学知，当波在界面上产生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两波速之比。2.超声波的波型及其转换纵波：质点振动方向与传播方向一致→固体/液体/气体横波：质点振动方向垂直于传播方向→仅固体表面波：质点振动介于纵波和横波之间，振幅随着深度的增加而迅速衰减的波→只在固体的表面传感检测技术当声波以某一角度入射到第二

2、介质(固体)的界面上时，纵波有反射、折射，横波也会反射和折射。在一定条件下，还能产生表面波。符合几何光学中的反射定律：如果介质为液体或气体，则仅有纵波。入射角纵波的反射角横波的反射角纵波的折射角横波的折射角折射介质内的纵波速度反射介质的纵波速度入射介质的纵波速度反射介质的横波速度折射介质内的横波速度传感检测技术3.声波的衰减声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减，其衰减的程度与声波的扩散、散射、吸收等因素有关。在平面波的情况下，距离声源处的声压和声强的衰减规律如下：—距声源处的声压和声强；—自然对数的底；—衰减系数，单位为(奈培/厘米)级差单位：传感检测

3、技术13.1.2超声波探头超声波探头：实现声、电转换的装置，又称超声换能器或传感器。这种装置能发射超声波和接收超声回波，并转换成相应的电信号。压电式磁致伸缩式电磁式等传感检测技术压电片吸收块保护膜压电片座接线导线螺杆绝缘柱接线片接触座传感检测技术13.1.3超声波检测技术的应用13.1.3.1超声波测厚度方法：共振法、干涉法、脉冲回波法等。脉冲回波法检测厚度的工作原理传感检测技术13.1.3.2超声波测液位单探头液介式双探头液介式单探头气介式单探头固介式连续波阻抗式液位计连续波透射式液位计传感检测技术13.1.3.3超声波测流量利用超声波测流量对被测流体并不产生附加阻

4、力，测量结果不受流体物理和化学性质的影响。超声波在静止和流动流体中的传播速度是不同的，进而形成传播时间和相位上的变化：流体的平均流速超声波传播方向与流体流动方向的夹角超声波探头超声波探头间距1.时差法2.相位差法3.频率差法传感检测技术时差法测流量：顺流传播时间逆流传播时间测量精度取决于注意这里不是常数，而是温度的函数。传感检测技术相位差法测流量：A发射B接收，接收信号相对与发射信号的相位角：超声波的角频率B发射A接收，接收信号相对与发射信号的相位角：相位差：流体的平均速度：传感检测技术频率差法测流量：A发射B接收，超声波的重复频率：B发射A接收，超声波的重复频率：频

5、率差：流体的平均速度：与无关，可获得更高的测量精度。传感检测技术传感检测技术13.2声表面波检测传感检测技术13.2.1声表面波检测的物理基础在固体表面存在的一种沿表面传播，能量集中于表面附近的弹性波。声学和电子学相结合的一门边缘学科。声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。基本结构和工作原理传感检测技

6、术声表面波器件是在压电基片上制作两个声—电换能器：叉指换能器。声表面波器件的工作原理：基片左端的换能器（输入换能器）通过逆压电效应将输入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器（输出换能器）将声信号转变成电信号输出。整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的特性来完成的。13.3红外检测13.3.1红外检测的物理基础红外辐射又称红外光，从紫光到红光热效应逐渐增大，而热效应最大的为红外光。在自然界中只要物体本身具有一定温度(只要高于绝对零度)，都能辐射红外光。红外光和所有电磁波一样，具有反射、折射

7、、散射、干涉、吸收等特性。黑体：能全部吸收投射到它表面的红外辐射的物体；镜体：能全部反射的物体；透明体：能全部透过的物体；灰体：能部分反射、部分吸收的物体。在自然界中，不存在黑体、镜体与透明体。传感检测技术1.基尔霍夫定律物体向周围发射红外辐射能时，同时也吸收周围物体发射的红外辐射能，即:物体在单位面积和单位时间内发射出的辐射能物体的吸收系数常数，其值等于黑体在相同条件下发射出的辐射能2.斯忒藩-玻尔兹曼定律物体温度越高，发射的红外辐射能越多，在单位时间内其单位面积辐射的总能量为:物体的绝对温度(K)比辐射率，黑体的斯忒藩-玻耳兹曼常数，传感检测技