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超聲波測距離傳感器的三類探頭說明

更新時間:2020-04-07  |  點(diǎn)擊率:1037
   超聲波測距離傳感器測距時超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測手段,必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習(xí)慣上稱為超聲換能器,或者超聲探頭。
  超聲波換能器又稱超聲波探頭。超聲波換能器有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數(shù)種,在檢測技術(shù)中主要采用壓電式。由于其結(jié)構(gòu)不同,換能器又分為直探頭、斜探頭、雙探頭、表面波探頭、聚焦探頭、沖水探頭等。
  我們今天以固體傳導(dǎo)介質(zhì)為例,簡要介紹以下三種探頭:
  1.單晶直探頭
  俗稱直探頭,其壓電晶片采用PZT壓電陶瓷制作。發(fā)射超聲波時,將500V以上的高壓電脈沖加到壓電晶片上,利用逆壓電效應(yīng),使晶片發(fā)射出一束頻率落在超聲波范圍內(nèi)、持續(xù)時間很短的超聲振動波,垂直投射到試件內(nèi)。假設(shè)該試件為鋼板,而其底面與空氣交界,到達(dá)鋼板底部的超聲波絕大部分能量被底部界面所反射。反射波經(jīng)過一短暫的傳播時間回到壓電晶片。再利用壓電效應(yīng),晶片將機(jī)械振動波轉(zhuǎn)換成同頻率的交變電荷和電壓。
  2.雙晶直探頭
  由兩個單晶探頭組合而成,裝配在同一個殼體內(nèi),其中一片晶片發(fā)射超聲波,另一片晶片接收超聲波。雙晶探頭的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜一些,但檢測精度比單晶直探頭高,且超聲信號的反射和接收的控制電路較單晶直探頭簡單。
  3.斜探頭
  有時為使超聲波能傾斜入射到被測介質(zhì)中,可選用斜探頭。壓電晶片粘貼在與底面成一定角度的有機(jī)玻璃斜楔塊上。當(dāng)斜楔塊與不同材料被測介質(zhì)接觸時,超聲波產(chǎn)生一定角度的折射,傾斜入射到試件中去,折射角可通過計算求得。
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