24/12/231第七章超声波传感器本章主要学习超声波的物理特性，着重了解超声波在检测技术中的一些应用，也涉及无损探伤的设备及方法。24/12/232概述：声波的分类1.次声波次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到，但可与人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。24/12/2332.可闻声波美妙的音乐可使人陶醉。24/12/2343.超声波蝙蝠能发出和听见超声波。24/12/235蝙蝠依靠超声波捕食24/12/236超声波与可闻声波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特点。超声波雾化器超声波加湿器24/12/237压电陶瓷或磁致伸缩材料在高电压窄脉冲作用下，可得到较大功率的超声波，可以被聚焦，能用于集成电路及塑料的焊接。超声波塑料焊接机24/12/238超声波金丝焊接机24/12/239超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质的分界面时，能产生明显的反射和折射现象，这一现象类似于光波。便携式超声波探鱼器24/12/2310超声波在医学检查中的应用胎儿的B超影像24/12/2311超声波用于高效清洗当弱的声波信号作用于液体中时，会对液体产生一定的负压，即液体体积增加，液体中分子空隙加大，形成许多微小的气泡；而当强的声波信号作用于液体时，则会对液体产生一定的正压，即液体体积被压缩减小，液体中形成的微小气泡被压碎。经研究证明：超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压的压力，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是利用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用。超声清洗多用于半导体、机械、玻璃、医疗仪器等行业。24/12/2312超声波清洗原理及清洗器（参考湖南省浏阳市医用仪具厂、北京德泰隆科技发展有限责任公司资料）超声换能器气泡波浪清洗物24/12/2313第一节超声波物理基础频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。它的指向性很好，能量集中，因此穿透本领大，能穿透几米厚的钢板，而能量损失不大。在遇到两种介质的分界面（例如钢板与空气的交界面）时，能产生明显的反射和折射现象，超声波的频率越高，其声场指向性就愈好。24/12/2314超声波的波型分类超声波的传播波型主要可分为纵波、横波、表面波等几种。24/12/2315纵波24/12/2316横波24/12/2317表面波2．声速、声压、声强1）声速声波的传播速度取决于介质的弹性系数，介质的密度及声阻抗、声阻抗Z为介质密度ρ与声速C的乘积，即Z＝ρCC＝λf在固体中，纵波、横波和表面波三者的声速有着一定的关系。通常横波的声波约为纵波声速的一半，表面波声速约为横波声速的90％。2）扩散角超声波声源发出的超声波束是以一定的角度向外扩散的。如下图所示。在声源的中心轴线上声强最大，随着扩散角度的增大声强逐步减小。半扩散角、声源直径D以及波长λ之间的关系为：sin＝1.22λ/D3．反射与折射1）反射定律入射角α的正弦与反射角α′的正弦之比等于波速之比，当入射波和反射波的波形相同，波速相等时，反射角α′等于入射角α。2）折射定律入射角α的正弦与折射角β的正弦之比等于入射波中介质的波速C1与折射波中介质的波速C2之比，即21sinsinCCa3）反射系数反射声强Ir与入射声强Ii之比，称为反射系数k，即K=irII=21212)coscoscoscos(ZaZZaZ当超声波垂直入射时，α＝β＝00，上式可简化为K=21212ZZZZ由上式可知，当两种介质的声阻抗相差越悬殊，反射系数越接近于1，即反射能力就越强。24/12/2321第二节超声波换能器及耦合技术超声波换能器又称超声波探头。超声波换能器的工作原理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种，在检测技术中主要采用压电式。超声波探头又分为直探头、斜探头、双探头、表面波探头、聚焦探头、冲水探头、水浸探头、高温探头、空气传导探头以及其他专用探头等。24/12/2322各种超声波探头（以下参考常州市常超检测设备有限公司资料）常用频率范围：0.5~10MHz，常见晶片直径：5~30mm接触式直探头（纵波垂直入射到被检介质）外壳用金属制作，保护膜用硬度很高的耐磨材料制作，防止压电晶片磨损。保护膜接插件1．超声波的产生及超声探头...
