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文件名称:传感器应用技术 课件 项目5 超声波传感器应用电路设计与调试.pptx
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更新时间:2025-06-01
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文档摘要

;1.1超声波的定义

1.2超声波的物理量

1.3超声场的物理量

1.4超声波的波型;;次声;1.2超声波的物理量;;;充满超声波的空间叫做超声场。

声压

声强

声阻抗

;声压p;声强I;声阻抗Z;①纵波:;①纵波:;②横波:;1.4超声波的波型;;;1.1超声波的反射折射特性

1.2超声波的衰减特性

1.3超声波的生物效应;

当超声波相对于界面入射点法线以一定的角度倾斜入射到两种不同介质的界面上时,在界面会产生反射、折射;c1,c2为介质1和介质2中波速;;超声波在介质中传播时,随着传播距离的增加,超声波的能量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。

其声压和声强的衰减规律为

;

衰减的主要原因:

①扩散衰减

?

②散射衰减

③吸收衰减?;

衰减的主要原因:

①扩散衰减

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②散射衰减

③吸收衰减;

衰减的主要原因:

①扩散衰减

?

②散射衰减

③吸收衰减;

①机械效应

在??声波的作用下,生物组织将受到压力的作用,并产生速度和加速度方面的变化。

;

②温热效应

超声在生物组织中传播过程中,部分声能被生物组织吸收,转换为热能。

;

③理化效应

机械效应和温热效应会促发生物组织内的物理化学变化。

;

④空化效应

超声波在液体介质中传播时产生声压。当产生的负声压超过液体的内聚力时,液体中出现细小的空腔。

;;;1.1超声波传感器的定义

1.2超声波传感器的原理

1.3超声波传感器的结构

1.4超声波传感器的特性

1.5超声波传感器的性能指标

;;;超声波探头结构如图所示,它主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜、引线等组成。

压电晶片多为圆板形,厚度为δ。超声波频率f与其厚度δ成反比。压电晶片的两面镀有银层,作导电的极板。

阻尼块的作用:降低晶片的机械品质,吸收声能量。如果没有阻尼块,当激励的电脉冲信号停止时,晶片将会继续振荡,加长超声波的脉冲宽度,使分辨率变差。;基座;(1)频率特性;(2)指向性特性;(3)阻抗特性;(1)工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时,输出的能量最大,灵敏度也最高。

(2)工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高,特别时诊断用超声波探头使用功率较小,所以工作温度比较低,可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比较高,需要单独的制冷设备。

(3)灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大,灵敏度高;反之,灵敏度低。;超声波传感器-性能参数;;;1.1超声波发射电路结构

1.2振荡电路原理

1.3驱动电路原理;振荡电路:产生超声波传感器工作需要的40KHz频率信号。

驱动电路:增大驱动电流,有效驱动超声波振子发送超声波。

超声波发射头:发出40KHz超声波

;振荡电路部分;振荡电路部分;振荡电路部分;;反相电压双端驱动,增大驱动电压;;;1.1超声波接收电路结构

1.2放大电路原理

1.3波形变换电路原理;超声波接收电路包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。

由于经接收头变换后的交流电信号非常弱,因此必须经放大电路放大。交流信号需要变换为直流信号以判断是否有回波及回波的大小。

;放大电路1;第1级放大100倍(40dB),第2级放大10倍(20dB),经两级放大1000倍(60dB)。

??单电源(9V)供电,分压之后,在IC4的同相端有4.5V的中点电压,保证放大的交流信号不至于产生信号失真。

;第一级放大器的幅频特性;第二级放大器的幅频特性;作用:检出经放大后的脉冲信号的直流电压以判断有无回波信号。

;ChannelA;R12;;;1.1超声波传感器测液位原理

1.2超声波传感器测流量原理

1.3超声波传感器测量系统分析

;;如果在流体中设置两个超声波传感器,它们既可以发射超声波又可以接收超声波,一个装在上游,一个装在下游,其距离为L,如图所示。如设顺流方向的传播时间为t1,逆流方向的传播时间为t2,流体静止时的超声波传播速度为c,流体流动速度为v,则;因此超声波传播时间差为;超声波传感器

测量系统;2、电路框图;发射电路;接收电路;显示控制电路