超声波传感器技术在平整度测量中的应用

"平整度测量-自动检测技术及应用（第2版）课件 （第七章 超声波传感器）" 超声波传感器是测量平整度的重要工具，它基于超声波的物理特性进行工作。超声波是一种频率超过20kHz的声波，其特点是具有良好的指向性和能量集中性，这使得它能够在多种环境中穿透物体并产生反射和折射，从而进行精确的测量和检测。 7.1 超声波物理基础 超声波不仅包括其定义的频率特性，还涉及到其传播特性。由于高频特性，超声波能够穿透较厚的材料，同时在不同介质间的交界处产生显著的反射，这为非破坏性检测（NDT）提供了可能。次声波和可闻声波虽然在某些方面与超声波有所不同，但它们在特定环境和应用中也有其独特的作用。 7.2 超声波换能器及耦合技术 超声波换能器是将电信号转换为超声波信号的关键部件，通常由压电材料如压电陶瓷制成。它们在高电压窄脉冲作用下产生超声波，并通过耦合剂传递到待测材料，确保能量的有效传输。耦合技术是为了消除空气或其他障碍物对超声波传播的影响。 7.3 超声波传感器的应用 超声波传感器广泛应用于平整度测量、无损探伤、医学成像、清洗等领域。在平整度测量中，通过计算超声波从发射到接收的时间差，可以精确计算出物体表面的不平整程度。此外，超声波探伤可以检测材料内部的缺陷，如裂纹、夹杂等，而不会损坏材料本身。 7.4 无损探伤 无损探伤是利用超声波对物体内部进行检测，无需破坏物体表面。在工业领域，例如航空航天、汽车制造、管道检查，超声波探伤是不可或缺的质量控制手段。此外，医学中的B超检查就是利用超声波的反射和折射特性，形成人体内部组织的图像，帮助医生诊断疾病。 超声波传感器在日常生活中的应用也非常广泛，如超声波雾化器用于医疗治疗，超声波加湿器改善室内湿度，超声波焊接机用于精密电子元件的组装，以及超声波清洗设备用于清洁各种复杂形状的零件。超声波清洗的原理依赖于“空化作用”，即高强度超声波在液体中产生微小气泡，气泡破裂时释放的能量能够有效去除污垢。 总结来说，超声波传感器及其技术是现代科技中不可或缺的一部分，它们在平整度测量、无损检测、医疗成像和高效清洗等多个领域发挥了重要作用，体现了科技进步对生活和工业生产的深远影响。