超声波液位计测量原理及常见故障处理优质PPT.ppt

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（2）超声波的波长很短，与发射器、接收器的几何尺寸相当，由发射器发射出来的超声波不向四面八方发散，而成为方向性很强的波束，波长愈短方向性愈强，因此超声用于探伤、水下探测，有很高的分辨能力，能分辨出非常微小的缺陷或物体。

（3）能够产生窄的脉冲，为了提高探测精度和分辨率。

要求探测信号的脉冲极窄，但是一般脉冲宽度是波长的几倍（如要产生更窄的脉冲在技术上是有困难的），超声波波长短，因此可以作为窄脉冲的信号发生器。

热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部超声波的性质超声波的性质（4）功率大，超声波能够产生并传递强大的能量。

声波作用于物体时，物体的分子也要随着运动，其振动频率和作用的声波频率一样，频率越高，分子运动速度越快，物体获得的能量正比于分子运动速度的平方。

超声频率高，故可以给出大的功率。

热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部目前在空气中的超声波测量系统大多依靠纵波来实现。

而实际测量用的超声波主要集中在频率为40kHz的范围内。

其中，靠近低频段主要用于空气和液体介质中的测量系统，中频和高频段主要用于固体介质的测量。

这主要是由于介质对声波能量的吸收随声波频率的升高而增加，频率越高，声波在介质中衰减就越快。

而在固体介质中，测量的量程比较短（例如超声波探伤，测工件厚度等），在液体和气体中，测量的量程比较长（例如空气中的超声波测距，海洋中测深度等），因此，气体和液体中测量所选择的声波频率就要比固体介质中低。

热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部二二.超声波传感器原理超声波传感器原理超声波传感器是实现声、电转换的装置，又称超声换能器或超声波探头。

这种装置能发射超声波和接收超声波回波，并转换成相应电信号。

目前常见的超声波发射和接收器件的标称频率一般为40kHz，频率取得太低，外界杂音干扰较多，太高在传播过程中衰减较大。

按作用原理不同，超声波传感器可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种，其中压电陶瓷晶片制成的换能器最为常用。

在原理上利用压电陶瓷材料在电能与机械能之间相互转换的功能。

热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部压电式超声波传感器简介压电式超声波传感器简介压电效应压电效应某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。

热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部压电式超声波传感器简介压电式超声波传感器简介压电陶瓷晶片传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成，如图所示。

需用的压电材料较少，价格低廉且非常适用于气体和液体介质中。

在压电陶瓷片加有大小和方向不断变化的交流电压时，据压电效应，就会使压电陶瓷晶片产生机械变形，这种机械变形的大小和方向是于外加电压的大小和方向成正比的。

也就是说，在压电陶瓷晶片上加有频率为f的电压脉冲，晶片就会产生同频率的机械振动。

这种机械振动推动空气等媒质，便会发出超声波。

反之，如在压电陶瓷晶片上有超声波作用，将会使其产生机械变形，这种机械变形使压电陶瓷晶片产生频率与超声波相同的电信号。

双压电晶双压电晶片示意图片示意图热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部压电式超声波传感器简介压电式超声波传感器简介当在A，B间施加交流电压时，若上片的电场方向与极化方向相同，则下面的方向相反，因此，上下一伸一缩，形成超声波振动。

压电陶瓷晶片有一个固有的谐振频率，即中心频率F0，发射超声波时，加在其上面的交变电压频率要与它的固有谐振频率一致，接收超声波时，作用在它上面的超声机械波的频率也要与它的固有谐振频率一致。

这样，超声波传感器才有较高的灵敏度，当所用压电材料不变时，改变压电陶瓷晶片的几何尺寸，就可以非常方便地改变其固有频率。

双压电晶双压电晶片示意图片示意图热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部压电式超声波传感器简介压电式超声波传感器简介超声波传感器由压电陶瓷晶片、锥形谐振板、底座、端子、金属壳及金属网构成。

如图所示。

其中，压电陶瓷晶片是传感器的核心，锥形谐振板是发射和接收超声波的能量集中，并使传感器有一定的指向角。

金属壳可防止外界力量对压电陶瓷晶片及锥形谐振板的损害，金属网也是起保护作用的，但不影响发射和接收超声波。

超声波传感器结构图超声波传感器结构图热控二班课件热控二班课件BB厂设备维护部厂设备维护部超声波传感器分类超声波传感器分类超声测距传感器按其作用距离可以分为大、中、小三种量程。

其中，小量程探测距离小于2m，工作频率在60-300kHz之间；

中量程探测距离约为2-l0m，工作频率在40-60kHz之间；

大量程探测距离约为20-50m，工作频率处16-30kHz之间。

超声波传感器按收发方式可分两类：

一类是发射和接收分别是两种不同的分体式超声波传感器，此类传感器测距有效范围比较大，但不具备防尘、防水性能。

另一类是具有双向的发射/接收功能的收发一体式超声波传感器，不仅用于发射超声波，也用于接收超声波，此类超声波测距有效范围比较小，防尘、防水性能好。

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