超声波传感器技术：应用与无损探伤

"超声波测距-自动检测技术及应用（第2版）课件 （第七章 超声波传感器）" 超声波测距技术是一种非接触式的测距方法，广泛应用于自动化和检测领域。它基于超声波的物理特性进行工作。在空气中的超声波速度大约为340米/秒。通过空气超声探头发射超声脉冲，当脉冲遇到物体并被反射回来，由另一接收探头捕获。测量从发射到接收的时间t，乘以声速，得到的是双程距离，因此实际距离等于这个值除以2。 超声波传感器是实现这种测距的核心元件。第七章详细介绍了超声波传感器的相关知识。首先，超声波的物理基础包括对次声波、可闻声波和超声波的定义。次声波频率低于20赫兹，对人体可能产生共振影响；可闻声波是人类能听到的声音，频率范围20Hz至20kHz；而超声波则在20kHz以上，具有良好的指向性和能量集中性。 超声波换能器是将电能转化为声能或反之的设备，常见的材料包括压电陶瓷和磁致伸缩材料。耦合技术是确保超声波有效传递的关键，它涉及到传感器与被测物体之间的媒介选择和处理。超声波传感器的应用非常广泛，如无损探伤、医学成像（如B超）、定位（如超声波探鱼器）、焊接（如塑料和金丝）以及高效清洗（如超声波清洗机）。 无损探伤是一种利用超声波检测材料内部缺陷的技术，不损害材料本身。在工业制造中，这种方法常用于检测金属结构的内部裂纹或缺陷。超声波清洗则是利用“空化作用”，通过高强度的超声波使液体中形成气泡并瞬间破裂，产生的冲击波能有效地清洗物体表面的污垢。 超声波换能器在工作时，会在高电压窄脉冲的作用下产生大功率的超声波，这些波可以聚焦，增强其方向性和能量。在遇到物质界面时，超声波会显著反射和折射，这使得它们成为理想的检测工具。 超声波传感器及其相关技术在自动化、制造业、医疗、环境监测等多个领域都有重要应用，其原理和技术的深入理解对于开发和优化相关系统至关重要。