文档介绍：超声波传感器
声波
次声波
超声波
微波
16Hz
20kHz
波动/波
超声波的传播波型主要可分为纵波、横波、表面波等几种。
振动方向和波的传播方向一致。能在固体、液体和气体中传播。
振动方向和波的传播方向垂直。只能在固体中传播。
超声波的波型分类
质点的振动介于横波与纵波之间,沿着表面传播的波。表面波随深度增加衰减很快。表面波振动轨迹是椭圆型,在固体表面传播。
表面波
在两界面处,声波的传输与光传输类似,符合反射定律和折射定律。超声波的频率越高,特性越与光波相似。
超声波的反射和折射
sinα
sinβ
c1
c2
=
α——入射角;
β——折射角;
c1 ——入射波在介质Ⅰ中的波速;
C2 ——折射波在介质Ⅱ中的波速。
利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波换能器、探测器或传感器。
超声波传感器
压电式(最常用)
磁致伸缩式
电磁式
超声波探头
压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷,这种传感器统称为压电式超声波探头。
它是利用压电材料的压电效应来工作的:逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动,从而产生超声波,可作为发射探头;而正压电效应是将超声振动波转换成电信号,可作为接收探头。
压电式超声波传感器
超声波探头结构如下页图所示,它主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜、引线等组成。压电晶片多为圆板形, 厚度为δ。超声波频率f与其厚度δ成反比。压电晶片的两面镀有银层,作导电的极板。阻尼块的作用是降低晶片的机械品质, 吸收声能量。如果没有阻尼块,当激励的电脉冲信号停止时, 晶片将会继续振荡, 加长超声波的脉冲宽度,使分辨率变差。
压电式超声波传感器
压电式超声波传感器结构图
压电式超声波传感器
几种典型超声波探头结构