1 第十一章、其他传感器 本章主要讲述超声波传感器、红外传感器、激光传感器，并简要介绍一些新型传感器。 第一节、超声波传感器 超声波传感器在检测技术中的应用，主要是利用超声波的物理性质，通过被测介质的某些声学特性来检测一些非电参数或者进行探伤。 一、超声波的物理基础 1 、超声波的物理性质 声波是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波，根据声波振动频率的范围，可分为次声波、声波、超声波和特超声波。 人耳能听到的声波频率范围是 20Hz–20KHz。 频率超过 20KHz的声波称为超声波。超声波检测中常用的工作频率在 250KHz-20MHz范围内。 超声波的波型主要可分为纵波、横波、表面波三种。 纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波。 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波。 表面波：质点的振动方式介于纵波和横波之间，且沿表面传播，振幅随深度的增加而迅速衰减的波称为表面波。 横波和表面波只能在固体中传播； 纵波可以在固体、液体和气体中传播。因此常用的超声波为纵波。 声压：声压指的是介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之差，其单位是Pa。 声强：声强又称为声波的能量密度，即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量。声强是一个矢量，它的方向就是能量传播方向。声强的单位是 W/m2。 声振动的频率愈高，愈容易获得较大的声压和声强。 2 、超声波的传播性质 超声波的传播速度取决于介质的弹性常数及介质密度。 当超声波以一定的入射角 α 从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的分界面上，一部分能量反射回原介质称为反射波；另一部分能量则透过分界面，在另一介质内继续传播，称为折射波，如图 11-1 所示。 图 1 1 -1 、超声波的反射与折射图 与超声波有关的几个定律论述如下。 (1 )、反射定律： 人射角 和反射角1 的正弦与入射波和反射波在介质中的速度之间有如下的关系 2 11sinsincc （11-1） 式中：C 为入射波在介质中的速度；C1 为反射波在介质中的速度。 当入射波和反射波波型相同、波速相同时，入射角等于反射角1 。 (2 )、折射定律： 人射角 α 和折射角 β 的正弦与人射波和折射波在介质中的速度之间有如下的关系式中： 2sinsincc （11-2） 式中：C 为入射波在介质中的速度；C2 为折射波在介质中的速度。 改变人射角 ，可以使折射角 β 刚好为90°，此时的人...
