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超聲波測(cè)距離傳感器的三類探頭說明

更新時(shí)間:2020-04-07  |  點(diǎn)擊率:1129
   超聲波測(cè)距離傳感器測(cè)距時(shí)超聲波對(duì)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(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)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(cè)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(cè)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(shí),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(shí)間很短的超聲振動(dòng)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(shí)間回到壓電晶片。再利用壓電效應(yīng),晶片將機(jī)械振動(dòng)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(gè)單晶探頭組合而成,裝配在同一個(gè)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(cè)精度比單晶直探頭高,且超聲信號(hào)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(shí)為使超聲波能傾斜入射到被測(cè)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(cè)介質(zhì)接觸時(shí),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(jì)算求得。
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