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2022-6-171第七章：第三节第七章：第三节 超声波传感器的应用超声波传感器的应用 当超声发射器与接收器分别置于被测物当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。超声于遥控器、防盗报警器、接近开关等。超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型，反发射器与接收器置于同侧的属于反射型，反射型可用于接近开关、测距、测液位或物位、射型可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以及测厚等。金属探伤以及测厚等。 2022-6-172超声波传感器应用举例超声波传感器应用举例 2022-6-173超声波传感器应用举例（续）超声波传感器应用举例（续） 2022-6-174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2022-6-175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）超声波传感器应用举例（续）超声波传感器应用举例（续）物件放置错误检测物件放置错误检测超声波传感器应用举例（续）超声波传感器应用举例（续）透明塑料张力控制透明塑料张力控制2022-6-178机械手定机械手定位位超声波传感器应用举例（续）超声波传感器应用举例（续）2022-6-179纸卷直径检测纸卷直径检测超声波传感器超声波传感器应用举例（续）应用举例（续）2022-6-1710平整度测量平整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）2022-6-1711超长距离检测超长距离检测超声波传感器超声波传感器应用举例（续）应用举例（续）2022-6-1712流水线计数流水线计数超声波传感器超声波传感器应用举例（续）应用举例（续）2022-6-1713一、一、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 T12022-6-1714测量流量原理分类测量流量原理分类 时间差法测量流量原理：在被测管道上下时间差法测量流量原理：在被测管道上下游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和接收探头（接收探头（F F1 1，T T1 1）、（）、（F F2 2，T T2 2），其中），其中F F1 1，T T1 1的超声波是顺流传播的，而的超声波是顺流传播的，而F F2 2，T T2 2的超声波是的超声波是逆流传播的。由于这两束超声波在液体中传播逆流传播的。由于这两束超声波在液体中传播速度的不同，测量两接收探头上超声波传播的速度的不同，测量两接收探头上超声波传播的时间差时间差 t t，可得到流体的平均速度及流量。，可得到流体的平均速度及流量。 2022-6-1715F1发射的超声波到达发射的超声波到达 F2的时间较短的时间较短 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，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器与接收器用。首先由与接收器用。首先由F1发射出第一个超声脉冲，它通发射出第一个超声脉冲，它通过管壁、流体及另一侧管壁过管壁、流体及另一侧管壁被被F2接收，此信号经放大接收，此信号经放大后再次触发后再次触发F1的驱动电路，使的驱动电路，使F1发射第二个声脉冲发射第二个声脉冲 。紧接着，由紧接着，由F2发射超声脉冲，而发射超声脉冲，而F1作接收器，可以测作接收器，可以测得得F1的脉冲重复频率为的脉冲重复频率为f1。同理可以测得。同理可以测得F2的脉冲重的脉冲重复频率为复频率为f2。顺流发射频率。顺流发射频率f1与逆流发射频率与逆流发射频率f 2的频的频率差率差 f与被测流速与被测流速v成正比成正比 。F2F12022-6-1717 发射、接收探头发射、接收探头也可以安装在管道的同一侧也可以安装在管道的同一侧2022-6-1718同侧式同侧式超声波流量计的使用超声波流量计的使用 （参考北京菲波仪表有限公司资料）（参考北京菲波仪表有限公司资料）2022-6-1719超声波流量计现场使用超声波流量计现场使用2022-6-1720超声波多普勒测量车速超声波多普勒测量车速2022-6-1721多普勒效应多普勒效应 前进方向的前进方向的频率升高频率升高 如果波源和观察如果波源和观察者之间有相对运动，者之间有相对运动，那么观察者接收到的那么观察者接收到的频频率率和波源的频率就和波源的频率就不相同了，这种现象不相同了，这种现象叫做多普勒效应。测叫做多普勒效应。测出出 f 就可得到运动速就可得到运动速度。度。2022-6-1722超声波多普勒测量风速超声波多普勒测量风速风 风引起超声波的频率风引起超声波的频率变大或变小变大或变小2022-6-1723超声波测距超声波测距 空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时，空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时，被反射回来，并被另一只空气超声探头所接收。测被反射回来，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接收超声波脉冲所需的时间出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t t，再乘以空气的声速（，再乘以空气的声速（340m/s340m/s），就是超声脉冲），就是超声脉冲在被测距离所经历的路程，除以在被测距离所经历的路程，除以2 2就得到距离。就得到距离。 2022-6-1724超声波测厚超声波测厚 双晶直探头中的压电晶片发射超声振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时，被反动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被反射回来，并被另一只压电晶片所接收。只射回来，并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉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，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以距离，再除以2 2，就得到厚度，就得到厚度 ： 5-7 21ct2022-6-1725手持式超声波测手持式超声波测厚仪厚仪2022-6-1726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 点阵液晶显示（带背光）点阵液晶显示（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，）电池，可连续工作不少于可连续工作不少于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）2022-6-1727超声波测厚超声波测厚石料测厚石料测厚2022-6-1728超声波手持式测厚超声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2022-6-1729双晶超声波测厚探头双晶超声波测厚探头2022-6-1730双晶超声波测厚探头（续）双晶超声波测厚探头（续）2022-6-1731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在液罐上方安装空气传导型超声发射器和接收器，根据型超声发射器和接收器，根据超声波的往返时间，就可测得超声波的往返时间，就可测得液体的液面。液体的液面。 2022-6-1732超声波液位计原理超声波液位计原理 1 1液面液面 2 2直管直管 3 3空气超声探头空气超声探头 4 4反射小板反射小板 5 5电子开关电子开关 2022-6-1733超声波测量液位和物位超声波测量液位和物位 喇叭形喇叭形 超声发生器超声发生器2022-6-1734超声防盗报警器超声防盗报警器 图中的上半部分为发射电路，下面为接图中的上半部分为发射电路，下面为接收电路。发射器发射出频率收电路。发射器发射出频率 f=40kHz40kHz左右的超左右的超声波。如果有人进入信号的有效区域，相对速声波。如果有人进入信号的有效区域，相对速度为度为 v，从人体反射回接收器的超声波将由于，从人体反射回接收器的超声波将由于多普勒效应，而发生频率偏移多普勒效应，而发生频率偏移 f。 2022-6-1735休息一下休息一下