超声波换能器工作原理.pdf

超声波换能器工作原理.pdf

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时间:2020-09-18

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1、.2、超声波换能器的工作原理(1)超声波换能器:一种能把高频电能转化为机械能的一种装置,一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式。电源输出到超声波发生器,再到超声波换能器,一般还要经过超声波导出、接收装置就可以产生超声波了。(2)超声波换能器的组成:包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆,其特征在于它还包括阵列接收器,它由引出电缆、换能器、金属圆环、橡胶垫圈组成。(3)超声波换能器的原理与作用:超声波换能器即是谐振于超声频率的压电陶瓷,由材料的压电效应将电信号转换为机械振动.超声波换能器是一种能量转换器件,它的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,面它

2、自身消耗很少的一部分功率。超声波换能器的种类:可分为压电换能器、夹心换能器、柱型换能器、倒喇叭型换能器等等。40kHZ超声波发射/接收电路综述40kHZ超声波发射电路(1)40kHZ超声波发射电路之一,由F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHZ方波,工作频率主要由C1、R1和RP决定,用RP可调电阻来调节频率。F3的输出激励换能器T40-16的一端和反向器F4,F4输出激励换能器T40-16的另一端,因此,加入F4使激励电压提高了一倍。电容C3、C2平衡F3和F4的输出,使波形稳定。电路中反向器F1~F4用CC4069六反向器中的四个反向器,剩余两个不用(输入端应接地)。电源

3、用9V叠层电池。测量F3输出频率应为40kHZ±2kHZ,否则应调节RP。发射超声波信号大于8m。40kHZ超声波发射电路(2)..40kHZ超声波发射电路之二,电路中晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器,振荡频率等于超声波换能器T40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件,对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波,电压振幅接近电源电压。S是电源开关,按一下S,便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。电路工作电压9V,工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。电路不需调试即可工作。40kHZ超声波发射电路(3)40kHZ超声波发射电

4、路之三,由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16,其谐振频率为40kHZ±2kHZ。频率稳定性好,不需作任何调整,并由T40-16作为换能器发出40kHZ的超声波信号。电感L1与电容C2调谐在40kHZ起作谐振作..用。本电路适应电压较宽(3~12V),且频率不变。电感采用固定式,电感量5.1mH。整机工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。40kHZ超声波发射电路(4)40kHZ超声波发射电路之四,它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能,通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡

5、器,当S按下时,振荡器起振,调整RP改变振荡频率,应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作,当YF3输出高电平时,YF4一定输出低电平;YF3输出低电平时,YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路74HC00四与非门电路,该电路特点是输出驱动电流大(大于15mA),效率高等。电路工作电压9V,工作电流大于35mA,发射超声波信号大于10m。40kHZ超声波发射电路(5)..40kHZ超声波发射电路之五,由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路,调节电阻器RP阻值,可以

6、改变振荡频率。由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16,使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压9V,工作电流40~50mA。发射超声波信号大于8m。LM555可用NE555直接替代,效果一样。双稳态超声波接收机电路由于单稳态接收机无记忆功能,所以不能用在家用电器的开与关中,适用面不宽。是一种双稳态超声波接收机电路,它的前级电路同图2-186电路完全一样,只是执行电路不同。电路中,由VT5、VT6及相关辅助元件构成双稳态电路,当VT4每导通一次(发射机工作一次),触发信号经C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲,VT5、VT6状态翻转一次,当VT6从截止状态转变

7、成导通状态时,VD5截止,VT7截止,继电器K释放;当再来一个触发信号时,VT6由导通转变为截止状态,VD5导通,VT7导通,继电器K吸合......由于增..加了双稳电路,使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。调试时,在a点与+6V(电源)之间用导线快速短路一下后松开,继电器应吸合(或释放),再短路一下松开,继电器应释放(或吸合),如果继电器无反应,请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。一般情况下一次即可成功。单稳式超声波接收器电路单稳式超声波接收器电路原理图,超声波换能

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