超声波传感器和接近开关ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器 接近开关东华大学 机械工程学院周虎我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物波动(简称波):振动在弹性介质内的传播声波:其频率在162104 Hz之间,能为人耳所闻的机械波次声波:低于16 Hz的机械波超声波:高于2104 Hz的机械波微波:频率在310831011 Hz之间的波超声波及其物理性质超声波及其物理性质我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,
2、为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物声波的频率界限图我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波的波型 n纵波质点振动方向与波的传播方向一致的 波,称为纵波。它能在固体、液体和气体中传播; n横波质点振动方向垂直于传播方向的波,称为横波。它只能在固体中传播; n表面波质点的振动介于纵波与横波之间,沿着表面传播,振幅随深度增加而迅速衰减的波,称为表面波。表面波质点振动的轨迹是椭圆形(其长轴垂直于传播方向,短轴平行于传播方向)。表面波只能沿着
3、固体的表面传播。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波的传播速度 纵波、横波及表面波的传播速度,取决于介质的弹性常数及介质密度。气体和液体中只能传播纵波,其中气体中的声速为344m/s,液体中声速在9001900m/s。超声波在空气中的传播速度V0=331.5+0.61T(T为环境温度)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器是通过发生高频声波,然后测量声波从发生器发出、至目标物体再
4、反射回来所需要的时间,来进行传感监测的。也可称为“传播时间”超声波传感器超声波传感器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. 传感器变送器发射高频声波 (175KHZ 到 215KHZ)目标物体将声波反射回来标送器接收到反射回来的信号4. 测量传播时间5. 将空气温度取样Temperature of air is sampled6. 计算距离超声波传感器的操作功能超声波传感器的操作功能我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有
5、错:表里边有一个活的生物单位时间通过单位时间通过 的波的个数,的波的个数,R多普勒效应多普勒效应 当波源当波源S和接收器和接收器R有相对运动有相对运动时时, 接收器所测得的接收器所测得的频率频率 不等于波源振动频率不等于波源振动频率 的现象。的现象。 参考系参考系 : 媒质媒质 波源和接收器都静止波源和接收器都静止 (VS=0,VR=0)sRu 波一发出就会脱离波源运动。波一发出就会脱离波源运动。波速波速 与波源和与波源和 接收器无关。接收器无关。u即为即为 收到的频率收到的频率R每隔一周期画一波面,间隔为每隔一周期画一波面,间隔为 , u1RSRVsV 波源振动频率波源振动频率s我吓了一跳,
6、蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波的反射和折射 图13.2 超声波的反射和折射 21sinsincc我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波的吸收与衰减v声衰减定义: 是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率深度v频率高,衰减重 原因:吸收损耗、声束扩散、反射和折射我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活
7、的生物超声波的衰减 声波在介质中传播时,随着传播距离的增加,能量逐渐衰减。其声压和声强的衰减规律满足以下函数关系:xxeII20 xxePP0式中: xP、 xI 声波在距声源x处的声压和声强; x0P、 0I 声波在声源处的声压和声强; x 声波与声源间的距离; 衰减系数。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器的工作原理 n压电式超声波传感器 n磁致伸缩式超声波传感器 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错
8、:表里边有一个活的生物压电式超声波传感器 压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。n压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动,从而产生超声波。当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振,此时产生的超声波最强。 n压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。当超声波作用到压电晶片上时引起晶片伸缩,在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷,这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路,最后记录或显示出来。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物
9、磁致伸缩式超声波传感器 磁致伸缩式超声波传感器是利用铁磁材料的磁致伸缩效应原理来工作的。n磁致伸缩式超声波发生器是把铁磁材料置于交变磁场中,使它产生机械尺寸的交替变化即机械振动,从而产生出超声波。n磁致伸缩式超声波接收器的原理是:当超声波作用在磁致伸缩材料上时,引起材料伸缩,从而导致它的内部磁场(即导磁特性)发生改变。根据电磁感应,磁致伸缩材料上所绕的线圈里便获得感应电动势。此电势送到测量电路,最后记录或显示出来。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波超声波* 超声波:频率高,波长短,定向
10、传播性好;超声波:频率高,波长短,定向传播性好; 穿透性好,在液体、固体中传播时,衰穿透性好,在液体、固体中传播时,衰 减很小,能量高等。减很小,能量高等。定位、测距、探伤、显象,随着激光全息的定位、测距、探伤、显象,随着激光全息的发展声全息也日益发展,它在地质、医学等发展声全息也日益发展,它在地质、医学等领域有重要的意义;领域有重要的意义;由于能量大而集中可用来切削、焊接,钻孔,由于能量大而集中可用来切削、焊接,钻孔,清洗机件还可用来处理种子和催化。清洗机件还可用来处理种子和催化。特点特点用途用途超声波的传播速度对于介质的密度、浓度、成分、超声波的传播速度对于介质的密度、浓度、成分、温度、压
11、力的变化很敏感。利用这些可间接测量温度、压力的变化很敏感。利用这些可间接测量其他有关物理量。这种非声量的声测法具有测量其他有关物理量。这种非声量的声测法具有测量精密度高、速度快的优点;精密度高、速度快的优点;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波的超声波的分辨力分辨力与与穿透力穿透力v频率高,分辨好,穿透差v频率低,分辨低,穿透强v对应的临床应用:检测浅表器官,采用高频高频探头检测深部脏器,采用低频低频探头我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也
12、感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 探头频率越高,分辨力越高。频率与穿透性(penetrability)呈反比。纵向分辨力纵向分辨力(longitudinal resolution)(longitudinal resolution)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器的应用 n超声波测厚 n超声波测物位 n超声波测流量 n超声波探伤 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物
13、超声波传感器应用举例超声波传感器应用举例 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器应用举例(续)超声波传感器应用举例(续) 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器应用举例(续)超声波传感器应用举例(续)质量检查质量检查紧固件的安装错误检测紧固件的安装错误检测我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有
14、一个活的生物 超声波测厚超声波测厚 双晶直探头中的压电晶片发射超双晶直探头中的压电晶片发射超声振动脉冲,超声脉冲到达试件底面声振动脉冲,超声脉冲到达试件底面时,被反射回来,并被另一只压电晶时,被反射回来,并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉片所接收。只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间冲到接收超声波脉冲所需的时间t t,再乘以被测体的声速常数再乘以被测体的声速常数c c,就是超,就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离,声脉冲在被测件中所经历的来回距离,再除以再除以2 2,就得到厚度,就得到厚度 : 21ct我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个
15、美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物厚度测量厚度测量我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物叠放叠放高度测量高度测量超声波传感器应用举例(续)超声波传感器应用举例(续)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 手持式超声波测厚仪手持式超声波测厚仪我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有
16、一个活的生物某超声波测厚仪指标某超声波测厚仪指标 (参考北京北方大河仪器仪表有限公司资料)(参考北京北方大河仪器仪表有限公司资料) 显示方法显示方法128128* *32 LCD 32 LCD 点阵液点阵液晶显示(带背光)晶显示(带背光) 显示位数:四位显示位数:四位 测量范围:测量范围:0.80.8200mm 200mm 示值精度:示值精度:0.1mm 0.1mm 声速范围:声速范围:1000 1000 9999m/s 9999m/s 测量周期:测量周期:2 2次次/ /秒秒 自动关机时间:自动关机时间:9090秒秒 电源:二节七号(电源:二节七号(AAAAAA)电池,可连)电池,可连续工作
17、不少于续工作不少于7272小时小时 使用温度:使用温度:-10-10C C 40 40C C 存储温度:存储温度:-20-20C C 70 70C C 外形尺寸:外形尺寸:108x61x25mm 108x61x25mm 重量:重量:230g 230g (含电池)(含电池)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波测厚超声波测厚石料测厚石料测厚我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波手持式测厚超声
18、波手持式测厚混凝土测厚混凝土测厚木材测厚木材测厚小提琴小提琴 木料测厚木料测厚我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物双晶超声波测厚探头双晶超声波测厚探头我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物双晶超声波测厚探头(续)双晶超声波测厚探头(续)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波测物位(d) (c) (
19、b) (a) 几种超声波检测物位工作原理 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物液位测量液位测量我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波测量液位和物位原理超声波测量液位和物位原理 在液罐上方安装空气传导型超在液罐上方安装空气传导型超声发射器和接收器,根据超声波的声发射器和接收器,根据超声波的往返时间,就可测得液体的液面。往返时间,就可测得液体的液面。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么
20、把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物高度的分选和移动高度的分选和移动我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波测距超声波测距 空气超声探头发射超声脉冲,到达被空气超声探头发射超声脉冲,到达被测物时,被反射回来,并被另一只空气超测物时,被反射回来,并被另一只空气超声探头所接收。测出从发射超声波脉冲到声探头所接收。测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间接收超声波脉冲所需的时间t t,再乘以空气,再乘以空气的声速(的声速(340m/s340
21、m/s),就是超声脉冲在被测),就是超声脉冲在被测距离所经历的路程,除以距离所经历的路程,除以2 2就得到距离。就得到距离。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波传感器应用举例(续)超声波传感器应用举例(续)物物件放置错误检测件放置错误检测我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波测流量 超声波测量流体流量是利用超声波在流体中传输时,在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点,从而求得流体的
22、流速和流量。n时差法测流量时差法测流量 n相位差法测流量 n频率差法测流量 超声波测流体流量工作原理 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物超声波流量计超声波流量计 F1发射的超声波先到达发射的超声波先到达 T1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 频率差法测量流量原理频率差法测量流量原理: F1、F2 是完全相同的超声探头,安装在管壁外面,通过是完全相同的超声探头,安装在管壁外面,通过电子开关的控
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