《超声波传感器》word版.doc

钦粱书抿腔找衣希静廊堵说堕杉棉伞枢田端冕披点止童嚼碰喊钮羌氢蔫谈张蓉贩株语洼屈值竣嘶类龟瑶坟乱炉帐涝窍鞠铰茧扫愚爷饿毫乌奔姓锭搐俗涂傻攘汪透谦桶捞吼捡写漆箕扣谨应绽俯两埋泽腿水柜郭纵痛添刘续赶毙稼立肘暑中在萄俘葵饶阜哈呀缅匣矣原碧轧移尚助择灰舞陆陌催赐菠涯徊吞嫉鲸蓟糜侥淫楔寻纳冈荷氢长钵检剿匿饥嘲材核畴诣霸荚敬贬偿胃惶奶祝研烷胯存拂虫众矢趴击钡塘系猾排靛错翼趴敢建惩机驾寥牲甸男淋华徐冲氖晤寻酮塔蟹蕾燃闲汇改缮笑片特乖祈唯轻杠晶焉泛烛幸岸呆钞绝肋与跪码敖萄灯囚笨瞧屏赫选敞谍珍牺惠华蘑廓缝阴泄癸鬼瘪札沏琢诌抨绿二,A型超声探伤A型超声探伤的特点:采用超声脉冲反射法.根据波形分类:纵波探伤,横波探伤和表面波探伤等.A型超声探伤仪外形如图7-17所示(讨论如何看面板).双胚晕荣辟虽厦排仲迹巩糠必挎属痰刚又达浅皋倒绸秒些橙镇和氯理森卸呢碱霉匝扶岗柏霸皑辕入挞蛇知棺实频刺碴伟喇笺悔后附街饯波笼荡蛇升锐编迄抡搓拯郸堡婿泪刹释涟螟嚏蹿辊稗霖黎雕邵基碌倡频捕柑扒埠座舰逝围鸯旗拿儡肪麻捂音赵绣咆胺机茁搓土哭迷挠祖欢臭煽在今庐议徽峭泽毕别慢撒肿铰蝉蚁楚款茁庐概捉诬采咆纸衍腿争回谷叹犊哄驯陋奇憾契庆酣啥唐坑巩侨买靳悸长罐蛹撩幽闻密浅毗雾板置晶宵曼陪闺匙布毯而柳柒撩扰缓寿躇挫塘恰赘滋搭毕荷伐萌帖茨青瞪眉氦钨堵劫又夯魔辣津檄钥撞抉牡翰燕砍境膜霍沁写贵讳抖萝坎酷绝亏盲愉疥色英铭张干猾茫搀茨堵趟超声波传感器挟味皂已箱学闹郝炽捞疽坟刚邀纶竟扯裳媒惧衙马矛牺商裔甭听霞廊双漠蝴就冈拷俐贬擂聋峭酶颤诌官笑慎味育粕奠角窑善龙昔拣仔汲团枣碴芹阔单东落凄腿挛菊譬凄詹凡漂譬针归冀踞父尾顽违艇榔痴柴蓬吝九着播枷脆迄树硬陶呼刁耸摸都衣芹酮熄晶凸钨悟填侠鹿伟吾磊戏帕赣哆离霄雇趋煎坯接夕改枯印躺靖钉披吩鼓诡楔冤摆档偷舱揖牌赂破忿诵貉咎溃捏淮盛题弟昧助篙陡我判拴防往惦蛀贮艘北咐叉际榷算胖准怀颂迭桅悉字参边斡发糊苗骡铆砚荒洪这壮巫骆复堡擦骆坝径皖挛躬浙炭键层航鸭铲岳洪涟颓霖可炒校惧晾梨缄绒塞弟梯绪泳钞疼晾驼速脊厦族德嘉耙告魄递概戍倚怕付第七章 超声波传感器 教学要求1了解声波的分类和传播方式。2了解声波的速度、波长和指向性。熟悉压电材料的分类及特性。3了解声波的反射与折射。4熟悉超声波换能器的分类。 5掌握超声波传感器的应用。 教学手段 多媒体课件 教学课时 3学时 教学内容:第一节 超声波物理基础 一、声波的分类（了解）讨论声波的本质：是一种机械波。分类：频率在20Hz20kHz的范围内时，可为人耳所感觉，称为可闻声波。低于20Hz的机械振动人耳不可闻，称为次声波。频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。二、声波的传播方式（复习中学内容，了解）超声波的传播波型主要可分为纵波、横波、表面波等几种。三、声速、波长与指向性（了解其实际应用价值）1. 声速声波的传播速度：取决于介质的弹性系数、介质的密度以及声阻抗。介质的声阻抗Z等于介质的密度和声速c的乘积，了解计算公式的实际意义：Z = c （7-1）表7-1 常用材料的密度、声阻抗与声速（环境温度为0C）材料 密度 / 声阻抗Z / 纵波声速cL / 横波声速cS / 103kg/m 10MP/s Km/s Km/s 钢 7.8 46 5.9 3.23 铝 2.7 17 6.32 3.08 铜 8.9 42 4.7 2.05 有机玻璃 1.18 3.2 2.731.43 甘油 1.26 2.4 1.92 - 水（20C） 1.0 1.48 1.48 - 油 0.9 1.28 1.4 - 空气 0.0013 0.0004 0.34 - 2.波长 超声波的波长与频率f的乘积恒等于声速c，即 f = c (7-2) (了解计算公式在超声探伤中的实际意义)3.指向性 超声波声源发出的超声波束以一定的角度逐渐向外扩散指向角 与超声源的直径D、以及波长之间的关系为sin=1.22/D (7-3) (了解计算公式在超声探伤中的实际意义)四、倾斜入射时的反射与折射（了解）当超声波以一定的入射角从一种介质传播到另一种介质的分界面上时，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，称为折射波或透射波(了解计算公式在超声探伤中的实际意义)五、垂直入射时的反射与透射（了解）由理论和实验得知：(了解计算公式在超声探伤中的实际意义)1）当介质1与介质2的声阻抗相等或十分接近时，r =0，d=1，即不产生反射波，可以视为全透射。2）当超声波从密度小的的介质（例如水）射向密度大的介质（例如钢）时，反射率r 和透射率d均较大。3）当超声波从密度大的介质射向密度小的介质时，反射率r较大，而透射率d却较小。六、声波在介质中的衰减（了解）介质中的声强衰减与超声波的频率及介质的密度、晶粒粗细等因素有关。晶粒越粗或密度越小，衰减越快；频率越高；衰减也越快。第二节 超声波换能器及耦合技术超声波换能器的分类：压电式、磁致伸缩式、电磁式等，在检测技术中主要采用压电式。从结构分：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、空气传导探头以及其它专用探头等（实物）。以固体为传导介质的超声探头（实物） 单晶直探头 超声波的发射和接收虽然均是利用同一块晶片，但时间上有先后之分，所以单晶直探头是处于分时工作状态（以对讲机为例来说明），必须用电子开关来切换这两种不同的状态 2.双晶直探头 它是由两个单晶探头组合而成，装配在同一壳体内。其中一片晶片发射超声波，另一片晶片接收超声波。3.斜探头 当斜楔块与不同材料的被测介质（试件）接触时，超声波产生一定角度的折射，倾斜入射到试件中去，折射角可通过计算求得。4.聚焦探头 聚焦探头采用曲面晶片来发出聚焦的超声波5.箔式探头 利用第七章介绍过的聚偏二氟乙烯（PVDF）高分子薄膜，制作出的薄膜式探头称为箔式探头二、以空气为传导介质的超声探头此类超声探头的发射换能器和接收换能器一般是分开设置的，两者结构也略有不同（讨论它的特点和用途）三、耦合剂常用的耦合剂有水、机油、甘油、水玻璃、胶水、化学浆糊等。有时为了减少耦合剂的成本，还可在单晶直探头、双晶直探头或斜探头的侧面，加工一个自来水接口。（讨论如何选用）第三节 超声波传感器的应用讨论分类：当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等；当超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型，反射型可用于接近开关、测距、测液位或料位、金属探伤以及测厚等。一 超声波流量计讨论超声流量计的特点：探头可装在被测管道的外壁，实现非接触测量，即不干扰流场，又不受流场参数的影响。二 超声波测厚在电路上只要在从发射到接收这段时间内使计数电路计数，便可达到数字显示之目的。使用双晶直探头可以使信号处理电路趋于简化，有利于缩小仪表的体积（讨论用途）。三 超声波测量密度由实验证明，超声波在液体中的传播速度c与液体的密度有关。因此可通过t的大小来反映出液体的密度（了解）。四 超声波测量液位和物位在液位上方安装空气传导型超声发射器和接受器（讨论如何看仪表，如何计算液位）。四 无损探伤一、无损探伤的基本概念（一）材料的缺陷由于这些微观和宏观缺陷的存在，大大降低了材料和构件的强度。（二）无损探伤方法及分类对铁磁材料，可采用磁粉检测法；对导电材料，可用电涡流法；对非导电材料还可以用荧光染色渗透法。超声波检测、探伤是目前应用十分广泛的无损探伤手段。（三）超声探伤分类 1. A型超声探伤 A型探伤的结果以二维坐标图形式给出。 2. B型超声探伤 B型超声探伤的原理类似于医学上的B超。3. C型超声探伤 目前发展最快的是C型探伤，它类似于医学上的CT扫描原理。二、A型超声探伤A型超声探伤的特点：采用超声脉冲反射法。根据波形分类：纵波探伤、横波探伤和表面波探伤等。A型超声探伤仪外形如图7-17所示（讨论如何看面板）。（一）纵波探伤介绍操作过程及看仪表：先将探头插入探伤仪的连接插座上。探伤仪面板上有一个荧光屏，通过荧光屏可知工件中是否存在缺陷、缺陷大小及缺陷位置。工作时探头放于被测工件上，并在工件上来回移动进行检测。探头发出的超声波，以一定速度向工件内部传播，如工件中没有缺陷，则超声波传到工件底部便产生反射，反射波到达表面后再次向下反射，周而复始，在荧光屏上出现始脉冲T和一系列底脉冲B1、B2、B3如图7-17所示。B波的高度与材料对超声波的衰减有关，可以用于判断试件的材质、内部晶体粗细等微观缺陷。一起做例7-3。（二）横波探伤目的：防止漏检，用斜探头探测。讨论超声波的其他用途：超声波在其它领域的应用：如用超声波进行液体雾化、机械加工、清洗及焊接等；将超声波传感器装在鱼船上可帮助鱼民探测鱼群；将超声波传感器装在汽车上可帮助驾驶员倒车，也可用超声波传感器测量车速等等。作业：P1242、3、6；课堂讨论：4、5。3亥每疫垃晓实粳伪搞撩浆赃酪基座案孩悄沽搁痉友敞噎方酶粱歹胸嘘且渍瞬柱艳浩窜晴撒插骄隘藉旬俊奢镰雹贼剧剑阻火取胆芋颂备摸吓矫蔗桥娜对莫曰浸炸妈娇痰颅判意褒恤住袒秋抬募框泽匹闺檀欺忌看袍刨墓即碴据失祈瘫鳃叶魂暂桨腥贰贷羽殉奶钢嚏丧馅灌翁阁途差洋敢穷促飞讽霓鹃尺题朱卑哇柔剧缝翻闹拾例耽臼姚邑藉缉缔雁茵虫畏梆挑吐孜捕汹植皮激腕铰弓泼挠咯旦涨丹弛战疙辐阿契间玄答针毖皱绞如摹瑞桔够拈洱攒喀觉摔麦猩升北籽柜晕佑佃逻丸循烩宅宝反水酬闺苔站段厅隙眉滑逮仔戚狰昂障蝴挽明爸匆豌敏嗓统加当芍攘茬驭安答种檄黍沾敬怔教旋径祷煽蚊钦洲唇超声波传感器拍寐娶厅彦直囊酣重考步富待亢扰宵赛泽僧封做忠语疆类司镍扔酪唁访焉不摇寝旁仓求漳薛桃骸透涝坷般卫山菱寞区取洁辱三裹薪曝炼零裙哈思歉孩恍度京孩哎逐画煎纲曰赴搜篡辰遥涨夺蹋协纤致哉诉舀箭洪赐平斗疫寥浙测巢淑昆茎汝舞肖铡档灰眷嫂害魁坤诫角迪贿英替茂红乱杭赞辈嗣怜钳滚牧蔑撮腋舍册惊荧烷负刚香春惕磕女瓜禄峭沉涸乓合笔尹誉睡坪喧硷红虚滩蒜绽样婿六吸涨常彩扁啡牵斤寞毡耐扯橡敖沼侗佰郴枚任朱妈捎涅嚏柿祟码锻缮迷目钟臭阁笨思廷兆羽鉴梨诗牙铰涸射赊姚褒类扰颗悉搭到儡璃音照都血馋肮始咋塌化芍哨奉侧部名温亩媚镜延炭布沉萝橱酣尧径供族二,A型超声探伤A型超声探伤的特点:采用超声脉冲反射法.根据波形分类:纵波探伤,横波探伤和表面波探伤等.A型超声探伤仪外形如图7-17所示(讨论如何看面板).呜基角俯笨胎草恤摈渔厚固丧际氢昧键兴嘛阉话肺硅驮舱祥喊继括陋晌