第11章 超声波传感器.ppt

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1、第第11章章 超声波传感器超声波传感器n n本章知识点（技能点）：本章知识点（技能点）：n n1超声波的传输特性n n2超声波的产生和接收机理n n3超声波传感器的检测原理及结构n n4超声波传感器在无损检测、厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度检测中的应用先导案例先导案例 n n11.111.1超声波的波型超声波的波型n n超声波可以分为：纵波、横波和表面波。超声波可以分为：纵波、横波和表面波。n n1 1纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致的纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波，纵波能在固体、液体和气体中传播。波称为纵波，纵波能在固体、液体和气

2、体中传播。n n2 2横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波称为横波，横波只能在固体中传播。波称为横波，横波只能在固体中传播。n n3 3表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，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。表长轴垂直于传播方向，短轴平行于传播方向。表面波只能在固体的表面传播。面波只能在固体的表面传播。11.2超声波的传输特性 n n1

3、超声波的传输速度n n2超声波的声压与声强n n3超声波的衰减n n4超声波的反射和折射n n5超声波的波形转换11.3 超声波的产生和接收 当在压电晶片两面的电极上加当在压电晶片两面的电极上加上电压，它就会根据电压的正负和上电压，它就会根据电压的正负和大小，在厚度方向产生伸缩，若加大小，在厚度方向产生伸缩，若加上高频电压，就会产生高频伸缩现上高频电压，就会产生高频伸缩现象。如果把这个伸缩振荡耦合到检象。如果把这个伸缩振荡耦合到检测工件材料中，材料质点就会随之测工件材料中，材料质点就会随之产生振动，从而产生超声波在材料产生振动，从而产生超声波在材料内传播。超声波的接收是同超声波内传播。超声波的

4、接收是同超声波的发射完全相反的过程，即超声波的发射完全相反的过程，即超声波传到被检材料表面，使表面产生振传到被检材料表面，使表面产生振动，并使压电晶片随之产生伸缩，动，并使压电晶片随之产生伸缩，在电极间产生电压，此电压经放大在电极间产生电压，此电压经放大后，就可以在仪器示波屏上进行观后，就可以在仪器示波屏上进行观察和测定。察和测定。磁致伸缩效应磁致伸缩效应 铁磁性物质在交变的磁场中，在顺着磁场方向产生的铁磁性物质在交变的磁场中，在顺着磁场方向产生的伸缩现象，使它产生机械尺寸的交替变化，即机械振动，伸缩现象，使它产生机械尺寸的交替变化，即机械振动，从而产生超声波。从而产生超声波。11.4 11.

5、4 超声波检测的原理超声波检测的原理 超声波检测的基本原理利用了被测物理量超声波检测的基本原理利用了被测物理量（如密度、流量等）与超声波声学特性的超声量（如密度、流量等）与超声波声学特性的超声量（声速、衰减、声阻抗等）之间所存在的关系，（声速、衰减、声阻抗等）之间所存在的关系，通过超声量的测定来测出这些被测物理量。超声通过超声量的测定来测出这些被测物理量。超声波检测多采用超声波源向被测介质发射超声波，波检测多采用超声波源向被测介质发射超声波，然后接收与被测介质相作用之后的超声波，从中然后接收与被测介质相作用之后的超声波，从中得到与被测量有关的信息。得到与被测量有关的信息。超声波主要用于无损检测、厚度、材料硬度、超声波主要用于无损检测、厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等。胶接强度等。11.5 压电超声波传感器的结构11.6 超声波传感器的应用1.超声波测厚超声波测厚2.超声波测流量超声波测流量3.超声波液位测量超声波液位测量4.超声波探伤超声波探伤