資源描述：
《超聲波傳感器測(cè)量聲速和距離實(shí)驗(yàn)的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、68傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)2009年第28卷第11期超聲波傳感器測(cè)量聲速和距離實(shí)驗(yàn)的研究12高峰,鄭源明(1.遼寧科技大學(xué)理學(xué)院,遼寧鞍山114051;2.上海復(fù)旦天欣科教儀器有限公司,上海200433)摘要:研制了一種新型的采用超聲波傳感器測(cè)量材料中超聲波傳播的速度和距離的實(shí)驗(yàn)裝置。用該實(shí)驗(yàn)裝置可測(cè)量超聲波在固體、液體、氣體中的傳播速度,并可以探測(cè)水中物體、水深及工件體內(nèi)部的缺陷,應(yīng)用于醫(yī)學(xué)還可以測(cè)量人體臟器的厚度、位置等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:一般不確定度小于3.0%。關(guān)鍵詞:超聲波傳感器;聲速;位置;厚度中圖分類(lèi)號(hào):TB
2、551文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000—9787(2009)11—0068—03Experimentalstudyonmeasuringsoundvelocityanddistanceusingultrasonicsensor12GAOFeng,ZHENGYuan2ming(1.CollegeofScience,LiaoningUniversityofScienceandTechnology,Anshan114051,China;2.ShanghaiFudanTianxinScienceEducationInstrumentsCo.,Ltd,Shanghai200433,China)A
3、bstract:Anewexperimentaldeviceusingultrasonicsensorisdesignedtomeasuretheultrasonicvelocityanddistanceinmaterial.Thisexperimentaldevicecanbeusedtomeasuretheultrasonicvelocityinsolid,liquidandgas,andalsodetectobjectsinwater,thedepthofwateranddefectsinworkpiece.Itcanbeusedinmedicalscienceformeasur
4、ingthethicknessandpositionofhumanorgans.Theexperimentalresultsshowtheuncertaintiesarelessthan3%.Keywords:ultrasonicsensor;soundvelocity;position;thickness0引言過(guò)耦合劑(如,甘油、蓖麻油、水等)將探頭與待測(cè)工件體緊414超聲波的頻率很高(2×10～10Hz),衍射效應(yīng)小,傳密接觸,從數(shù)字示波器上可以看到始脈沖S波和一次反射播方向性好。它在固體和液體傳播過(guò)程中,衰減很小、穿透脈沖R1回波,二次反射脈沖R2回波等。本領(lǐng)強(qiáng)、能量高而且集中,
5、利用超聲波定向發(fā)射性質(zhì),可以如d為工件體的厚度,始脈沖S波與第一次反射脈沖探測(cè)水中活動(dòng)的物體、海深;工業(yè)中利用超聲波可以精確測(cè)R回波之間的時(shí)間差為Δt,v為工件中的聲速,那么[7]11量部分物體的厚度(如,船舶殼體),還可以探測(cè)工件、高溫2d=vΔt1.(1)[1,2]容器及用于放射性材料的管道內(nèi)部缺陷。在醫(yī)療診斷同理,第n次反射波與始發(fā)波之間的時(shí)間為Δtn,那么[3,4]中用于測(cè)量臟器厚度、病變及位置,眼膜的厚度等。近2nd=vΔtn.(2)年來(lái),超聲測(cè)厚測(cè)距技術(shù),在工業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)療、軍事、探礦等如果按圖1(b)所示,超聲探頭固定,待測(cè)工件體置于[5,6]方面有著廣泛的應(yīng)用。為此,本
6、文設(shè)計(jì)了一種新型的水中,并與超聲探頭對(duì)準(zhǔn),始脈沖S波與工件體前一個(gè)界面超聲波測(cè)厚測(cè)距實(shí)驗(yàn)儀,將待測(cè)工件體置于液體中,模擬對(duì)第一次反射脈沖R1回波的時(shí)間差為Δt2,探頭與工件的距待測(cè)工件體無(wú)接觸測(cè)量的環(huán)境,測(cè)量了超聲波在幾種材料離為X,超聲波在水中的傳播速度為v1,則有中傳播的聲速、工件體厚度和內(nèi)部缺陷,其測(cè)量結(jié)果的不確2X=v1Δt2.(3)定度一般小于3.0%。1如R1回波與工件體后一界面第一次反射脈沖R2回波設(shè)計(jì)原理1.1反射回波法測(cè)量液體或固體中超聲波傳播速度之間的時(shí)間差為Δt3,d1為工件體的厚度反射回波法是基于超聲波在通過(guò)不同聲阻抗組織界面2d1=vΔt3.(4)時(shí)會(huì)發(fā)生較強(qiáng)
7、反射的原理工作。如圖1(a)所示裝置,通用式(1)～式(4)可以在已知工件厚度d,d1或距離X收稿日期:2009—09—09?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第11期高峰,等:超聲波傳感器測(cè)量聲速和距離實(shí)驗(yàn)的研究69的情況下,測(cè)出材料聲速。也可以使用式(1),式(3),2實(shí)驗(yàn)裝置式(4),用已經(jīng)
