超音波傳感器

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1、第七章超音波傳感器二、相關(guān)知識(shí)所謂超音波就是“人類耳朵所無法聽見的音波”，超音波的性質(zhì)與可聽見音波的性質(zhì)極為類似，但頻率愈高，差別則越大，當(dāng)頻率增到極高頻時(shí)，很像微波及光波。超音波的傳導(dǎo)媒體不限于空氣，很多液體及固體也可以做為媒體，且由于頻率高、波長(zhǎng)短，可做高解析度的計(jì)測(cè)，因此，使得現(xiàn)今超音波的使用急劇的增加。超音波的應(yīng)用范圍極廣，大致可分成以計(jì)測(cè)、通訊為目的的資訊應(yīng)用以及利用其能里的動(dòng)力應(yīng)用。資訊方面的應(yīng)用舉凡利用超音波的波動(dòng)以獲某種資訊的應(yīng)用技術(shù)皆是，如魚群探知，測(cè)深之類的聲納；金屬探傷、厚度、流速之類的工業(yè)計(jì)測(cè)；以及醫(yī)學(xué)的診斷法等。

2、動(dòng)力的應(yīng)用系利用超音波的能量形成，檢知物體或物質(zhì)的變化或使物體做某種程度變化的應(yīng)用技術(shù)，如金屬類的疲勞試驗(yàn)、細(xì)菌破壞、超音波加工、振動(dòng)切削、超音波洗凈等皆是。表7-1所示，即為超音波的動(dòng)力應(yīng)用，而表7-2所示即為超音波在資訊中的各種應(yīng)用。表7-1名稱與方法用途1、液體粒子在液中分散乳液制造等2、固體粒子集團(tuán)在液中的分散印刷油墨、電子照相油墨、電陰體用碳粒子的制造、電子顯微鏡用的試料調(diào)制等3、細(xì)胞膜破壞細(xì)菌毒素、酵母酵素的抽出4、洗凈：在洗凈液中破壞、分離污物精密機(jī)械與零件、餐具、醫(yī)療器具等5、液中微粒子的集合水中微粉炭的凝集6、化學(xué)反應(yīng)促

3、進(jìn)：接觸面的反應(yīng)生成物之?dāng)U散促進(jìn)油脂的精制7、電鍍：防止電極面的過電壓狀態(tài)電鍍速度、光濾、耐磨耗性等的改善、針孔防止8、金屬氧化膜的破壞除去焊接、酸洗處理9、脫氣：液中溶解氣體的除去將融解金屬脫氣防止氣孔10、金屬凝結(jié)時(shí)的結(jié)晶微?；X等11、集塵：氣中的微粒子集合煙害防止、資源回收12、干燥：水蒸氣的擴(kuò)散促進(jìn)食品、粉體干燥13、超音波加工：微細(xì)沖擊破壞的反應(yīng)（硬脆材料）鍺、矽、水晶、紅寶石、鉆石、金屬等的開孔、世斷14、超音波振動(dòng)切削：車刀沖擊破壞的反應(yīng)用（金屬切削）車床、刨床、銑床、鉆床、等刀具切削15、超音波熔接：接觸面滑動(dòng)振動(dòng)發(fā)熱的

4、壓接箔、薄板、細(xì)線、塑料等（壓伸振動(dòng)所致的發(fā)熱）16、金屬等的疲勞試驗(yàn)：試料共振造成大音壓（大應(yīng)力）短時(shí)間反覆107~109次17、油粘度的壽命試驗(yàn)：cavitation所致的高分子切斷制動(dòng)用油、潤(rùn)滑油18、抽線加工：眼模振動(dòng)沖擊促進(jìn)變形第七章超音波傳感器19、醫(yī)療器：微細(xì)按摩與發(fā)熱促進(jìn)代謝慢性病、外傷后遺癥等20、超音波手術(shù)：超音波焦點(diǎn)的破壞（遠(yuǎn)隔破壞）腦內(nèi)部的非切開手術(shù)表7-2超音波的資訊應(yīng)用名稱與方法用途1、聲納：水中脈沖反響取得反射源情報(bào)魚群、鯨、潛水艇探知、測(cè)深、海底地層探查2、金屬探測(cè)：固體中脈沖反響取得反射源情報(bào)機(jī)械、裝置等

5、重要零件與其素材的非破壞檢查診斷器：同上癌、腦腫瘤、腦內(nèi)出血、其他4、金屬厚度計(jì)：反對(duì)面反射板與送信波的干涉（周波數(shù)拂掠）高壓槽、鍋爐、鋼瓶、纜鉛等厚度的外側(cè)計(jì)測(cè)5、機(jī)械濾波器：經(jīng)機(jī)械性共振體復(fù)合系的振動(dòng)傳送電氣濾波器的小形化6、遲延線：固體中脈沖傳播時(shí)間電氣脈沖遲延、記憶裝置7、水中通信用超音波為載波的通信水中遙測(cè)計(jì)（魚網(wǎng)深度等）短距離水中電話8、水位計(jì)、液面計(jì)等：脈沖反響測(cè)距工業(yè)計(jì)測(cè)9、風(fēng)速計(jì)、流速計(jì)、血流計(jì)等：多普勒效果工業(yè)計(jì)測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷10、成分計(jì)（氣體、液體）：測(cè)定混合物音速工業(yè)計(jì)測(cè)、控制用檢知器11、室內(nèi)音響模型實(shí)驗(yàn)：以波長(zhǎng)之

6、比縮小模形室內(nèi)音響學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)、音樂廳設(shè)計(jì)等12、物性的研究手段：干涉計(jì)，利用光繞射等精密測(cè)定波長(zhǎng)，測(cè)定超音波吸收衰減從波長(zhǎng)精密測(cè)定音速、彈性率，從分散研究分子運(yùn)動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)速度等13、超音波放大：壓電半導(dǎo)體中電子流與超音波的相互作用超高周波電氣信號(hào)放大的可能性超音波的使用，由于電子技術(shù)的急速發(fā)展及突破，電路的價(jià)格及體積的大小均獲得良好的改善，因此也擴(kuò)大了超音波的應(yīng)用范圍。尤其產(chǎn)生超音波的元件，磁變形材料、壓電、電變形材料的新發(fā)現(xiàn)及開發(fā)，將促使更高效率的振動(dòng)子問世及實(shí)用化，超音波的擴(kuò)大應(yīng)用是指日可待的。吾人在此際，更須熟悉超音波的各項(xiàng)特性

7、及應(yīng)用，企求對(duì)超單波有更深一層的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而加以實(shí)用。（一）超音波的基本特性1、超音波的頻率范圍：第七章超音波傳感器打擊樂器、彈奏鋼琴，可聽到聲響，這是由于樂器的振動(dòng)，經(jīng)由周圍的空氣，傳送到人耳，振動(dòng)耳膜，致使聽覺神經(jīng)感受到聲響。而音的高低取決于振動(dòng)數(shù)的多少，音的強(qiáng)弱取決于振動(dòng)振幅的大小。一般人耳可聽見的周波數(shù)范圍為16Hz~20KHz，但此頻率范圍的界限，將因音的強(qiáng)度或個(gè)人聽覺的關(guān)系有關(guān)，所以一般人耳的感音范圍大致可繪成如果7-1所示的關(guān)系圖。既此，超音波的周波數(shù)下限當(dāng)然也不易決定，通常將20KHz以上的音波稱為超音波（Ultrasoni

8、cwave）。但是聽得到、聽不到只是人耳的感覺問題，有時(shí)為了配合使用，也將頻率降至10KHz，但有時(shí)也可能將頻率升到1000MHz。1、超音波的種類：超音波的發(fā)射方式不同，造成了超音波種類的不