《长度及线位移测量》PPT课件.ppt

第五章 长度测量,第一节 概述,我国和国际的长度单位是米。在1983年第十七届国际计量大会上正式通过米的新定义如下： “米是光在真空中1299792458秒的时 间内所经过的距离。”,一. 长度单位：米的定义,米原器,为了保证长度量值的准确和统一，必须把测得的尺寸与基准长度联系起来，这一联系的渠道就是量值传递系统。目前，在实际工作中常使用下述两种实物基准：量块和线纹尺。首先由稳定激光的基准波长传递到基准线纹尺和一等量块，然后再由它们逐次传递到工件，以确保量值准确一致。,二 长度量值传递,三 长度测量的标准量,测量是将被测量与标准量进行比较的过程。标准量是体现测量单位的某种物质形式，具有较高的稳定性和精确度。 光波波长：直接使用米定义咨询委员会推荐使用的五种激光和两种同位素光谱灯的任一种来复现。,量块是由两个相互平行的测量面中心之间的距离来确定其工作长度的一种高精度量具。 量块是单值量具，可以组合使用。 量块的公称尺寸和实测尺寸。,量块的精度分级又分等 量块按制造精度分为00、0 、 K 、 1、2、3 、4级，其中00级精度最高。 按检定精度分为1、2、 3、4、5、6等，其中1等精度最高。,量块的技术指标： 中心长度的允许偏差 表面平行性 表面研合性。,（1）对研合性及平面平行性偏差规定为：l、2等与0级，3、4等与1、2级，5、6等与3、4级分别相同。 （2）“等”和级”可以代替使用。 例如，0、1、2级量块的中心长度制造极限偏差分别与3、4、5等量块的中心长度测量极限误差相同，因此，0、l、2级量块可分别代替3、4、5等量块来使用。,量块“等”和“级”之间的关系是：,3.光栅、容栅的栅距和感应同步器的线距。 测量效率高； 容易实现数字显示和自动记录， 可以实现测量自动化和自动控制。,黑白透射光栅,计量光栅,长光栅：25线/毫米100线/毫米 (W=40um10um) 圆光栅：一周内刻线数为540064800（分 辨角420）,W,B,W,指示光栅,标尺光栅,容栅,A,长容栅：包含定尺和动尺 圆容栅：片状圆容栅（包括固定圆盘和可动圆盘） 柱状圆容栅（包含有定子和转子）,B,A,B面金属栅极形状,W,绝缘,金属,片状圆容栅A，B面栅极形状,a,b,感应同步器的绕组,感应同步器,长感应同步器：由定尺和滑尺组成 圆感应同步器：由定子和转子组成,正弦绕组,余弦绕组,鉴相方式 鉴幅方式,工作方式,鉴相方式：,鉴幅方式：,4.长度测量的基本原则,阿贝原则：在长度测量时，为了保证测量的准确，应使被测零件的尺寸线(简称被测线)和量仪中作为标准的刻度尺(简称标准线)重合或顺次排成一条直线。符合阿贝原则的测量，可减小导轨直线度误差对测量结果的影响。,现以并联线纹比长仪和串联线纹比长仪加以说明：,标准线纹尺,被检线纹尺,并联线纹比长仪,5长度测量的标准环境,长度测量的标准环境为：环境温度20，相对湿度5060之间，气压为0.1MP，测量装置远离振源等。否则要对测量结果进行修正：,第二节 长度尺寸的测量,长度尺寸测量方法分类：,直接测量,间接测量,绝对测量 相对测量,测量的主要步骤：定位，瞄准，读数，数据 处理，给出测量结果等,一工件的定位 常见的工件定位方法有：平面定位，外圆柱定位，内圆柱定位，顶尖定位等。,工作台,工件,固定侧头,可动侧头,V形架,工件,测头,定位心轴,工件,工件,测头,测头,顶尖,内圆定位,外圆定位,平面定位,顶尖定位,选择定位面应考虑下面原则： 1尽可能与测量基面，工艺基面，装配基面统一。 2选取尺寸和形状精度高的面为定位面。 3定位面应保证定位稳定。 4 多参数测量时应避免多次定位。 5测量系统中多有辅助定位系统，如可调工作台，可调测 头等。被测工件装夹后，应正确调整仪器的辅助定位系 统，找到最佳定位点。,有三个自由度使得被测线与测量线一致,正确定位测量举例,电感式内径比较仪：,电感式内径比较仪结构,可升降工作台,V型架,三自由度调整工作台,底座,调整螺钉,可动侧头,固定侧头,立柱,量块夹,量块,升降工作台,被测工件,三自由度调整工作台,V型架,1.游标量具 应用游标读数原理（图3一1）制成的量具叫游标量具。它在机械制造业中应用十分广泛，可用于测量内外尺寸、高度、深度等。 游标读数原理 游标量具读数部分主要是由尺身与游标组成，其原理是利用尺身刻线间距与游标刻线间距差来进行小数读数，如图所示。,二直接测量中常用的量具与量仪,Vernier Caliper,图42所示为三用卡尺，其测量范围一般为0125和0一150mm两种。,其读数方法如下： 首先读出游标零刻线所指示的左边尺身上的毫米刻线整数；然后观察游标刻线与尺身刻线对准时的格数，将游标对准的格数乘以游标读数值，即为毫米小数；最后将毫米整数与毫米小数相加，即得被测工件的尺寸读数。 如图42所示，游标读数值为0.10mm，,则被测工件尺寸为2十0.302.30mm。,2,4,6,0,0,对游标卡尺读数分析如下： 在游标上对19mm进行了10等分，则每一等分表示1.9mm，这与尺身每两格相差0.1mm，当游标上的第一个刻度与尺身的第二个刻度重合时，尺身的0刻度与游标的0刻度相差0.1mm，当游标上的第二个刻度与尺身的第四个刻度重合时，尺身的0刻度与游标的0刻度相差0.2mm 当游标上的第n个刻度与尺身的第2n个刻度重合时，尺身的0刻度与游标的0刻度相差0.1n(mm),问题：如果游标对9mm进行了10等分，游 标的读数也是0.1, 两种等分方法哪个更好，为什么？,近十年来发展了一种不用游标读数的新型卡尺，即数显卡尺（又称为电子卡尺），数显卡尺的测量范围为O150 mm，分度值为 0.01 mm，测深为 0115 mm。数显卡尺的电子部分装有存储器、置零装置和公英制换算装置。,0.03mm0.05mm,测微量具是机械制造中常用的精密量具，它是利用精密螺旋副进行测量，而以微分筒和固定套筒上的刻度进行读数的一种机械式量具。精密螺旋副的螺距为0.5mm， 由于测微螺杆的精度受到制造工艺的限制，其移动量通常为 25 mm。,Outside Micrometers 外径千分尺,2. 测微量具,测微量具是应用螺旋副传动原理，将角位移转变为直线位移，直线位移的各行程与螺旋转角成正比，其数学表达式为,L测微螺杆的移动距离（mm） 测微螺杆的旋转角度（rad） P 测微螺杆的螺距（mm）,读数： 14.100mm,测微量具的读数机构和读数方法 读数机构由固定套筒和微分筒组成，如图所示。在固定套筒上刻有纵刻线，纵刻线上下方各刻有25个分度，每个分度的刻线间距为1mm，微分量具中测微螺杆的螺距一般都是0.5mm，微分筒圆周斜面上刻有50个分度，因此当微分筒旋转一周时，测微螺杆轴向位移0.5mm，微分筒旋转一个分度时，测微螺杆移动0.01mm，故常用千分尺的读数值为0.01mm。,3. 表类量具,此类量具的主要原理是将测量杆微小直线位移通过适当的放大机构放大后而转变为指针的角位移，最后由指针在刻度盘上指示出相应的示值。,钟表式百分表 分度值为0.01mm,杠杆齿轮式测微仪,图 (a) 仪器的外形 图 (b) 仪器结构原理图,测杆微小的直线位移经杠杆齿轮机构放大后变为指针的大位移。此种仪器一般用于比较测量，因此刻度尺的示值范围多取为0.1mm其放大比K为:,4光学比较仪（立式光学计）,光学比较仪又称光学计，它是一种精度较高的光学机械式计量仪器。光学比较仪主要用作相对法测量，在测量前先用量块或标准件对准零位，被测尺寸和量块（或标准件）尺寸的差值可在仪器的刻度尺上读得。 光学比较仪由光较仪管和支架座组成。光较仪管可以从仪器上取下，装在其它支架座上，做其它精密测量之用。,被测件最大长度: 180mm,光较仪管是自准直光管和正切杠杆机构的组合。 在物镜焦平面上的焦点C发出的一束光，经物镜后变成一束平行光射到平面反射镜。 若平面反射镜与光轴垂直，则经过平面反射境反射的光仍按原路汇聚到发光点C处，即发光点C与象点C重合。若反射镜与光轴不垂直而偏转一个a角，根据反射定律则反射光束与入射光束间的夹角为2 a 。此时反射光束汇聚于象点 C，C与 C”之间的距离应按下式计算：,测量时，应先用标准器具调整零位，即平面反射镜的镜面与光较仪中的光轴相垂直。由于采用比较测量法，因此当被测尺寸和标准尺寸有差异时，测杆就将沿着导轨做直线移动，从而推动平面反射镜P绕支点O摆动。测杆移动的距离为s时，反射镜偏转了a角，其关系为 式中，b为测杆到支点O的距离。,这样，测杆的微小移动S就可以通过正切杠杆机构和光学装置放大，变成光点和象点间的距离CC”，其放大比为 光学计的目镜放大倍数为K2，因此光学计的总放大倍数为KK2倍。 （0.20.25）um,测长仪和测长机结构中带有长度标尺，通常是线纹尺，也可以是光栅尺。测量时，用此尺作为标准尺与被测长度做比较，通过显微镜读数以得到测量结果。 量程较短的称为测长仪。根据测量座在仪器中的布置分立式测长仪和卧式万能测长仪（简称万能测长仪）两种。立式测长仪用于测量外尺寸；卧式测长仪除能测量外尺寸外，主要用于测量内尺寸。 量程在500mm以上的仪器体形较大，称为测长机。测长机常用于绝对测量。,5测长仪和测长机,工作台1上放置被测件2，通过测量轴体4上的可换测量头3与被测件接触测量。测量轴体4是一个高精度圆柱体，在精密滚动轴承支持下，通过钢带8，滑轮9，平衡锤12和阻尼油缸13完成平稳的轴向升降运动。配重7用来调整测量力。 测量轴体的轴线上固定有基准标尺(玻璃刻尺)5，其上有l01条刻线，刻度间隔为1mm。由光源11发出的光，经透镜10，再透过基准玻璃刻尺，将毫米刻线影象投射入螺旋读数显微镜6，进行读数。,目镜6的显微读数镜头中，可看到三种刻线重合在一起： 一种是玻璃刻线尺5上的刻度（图中的 7、8），其间距为 lmm； 一种是目镜视野中间隔为 0.lmm的刻度（图 中的 0至10） 一种是有10圈多一点的阿基米德螺旋线刻度（图中上部的35、40、45），螺旋线的螺距为 0.1 mm，螺旋线里面的圆周上刻有100格圆周刻度，因此每格圆周刻度代表0.001mm。,图的读数为 7.1410 mm。 不确定度： （1.5+ L/100）um,卧式测长仪 卧式测长仪又称为万能测长仪。 万能测长仪是把测量座作卧式布置，测量轴线成水平方向的测长仪器。万能测长仪除了对外尺寸进行直接和比较测量之外，还可配合仪器的内测附件测量内尺寸,测量范围是0100mm。,卧式测长仪的毫米刻线尺和测量轴水平卧放在仪器的底座上，并可在底座的导轨上作左右方向的移动；它主要由底座7、测座1、万能工作台5和尾座6组成。,1.测量座 2.测量轴 3.电眼 4.被测孔 5.绝缘工作台 6.尾座 7.底座,卧式测长仪（万能测长仪）,6工具显微镜,显微镜法是将被测件的尺寸、轮廓或用光干涉法产生的干涉条纹等，经过显微放大，以便于观察测量。 被测件AB位于物镜的物方焦点F1之外，但不超过距物镜两倍焦距的距离，被测件被物镜放大成一倒立的实象AB ，此实象位于目镜的物方焦面右方的分划板上，经目镜再次放大在明视距离J250mm处成一可从目镜视场中看到的虚象AB ,显微镜光学系统,物镜放大倍率为,目镜放大倍率为,显微镜的放大倍率为,非接触瞄准 照明光源射出的光经滤色片2、可变光阑3、反射镜4和聚光镜5后变为平行光照明被测工件。经物镜放大后的工件轮廓成象在分划板11上，再经目镜放大后观察。根据所要求的放大倍数，可更换物镜。在分划板前设置一正象棱镜，使视野内所观察的象为正象。目镜头可以更换.,图为万能工具显微镜接触瞄准系统光学灵敏杠杆的工作原理示意图。由照明光源1照亮的分划板2上的三对双刻线，经透镜3后由与测杆相连的反射镜4反射，再经物镜5放大，最后成像在测角目镜分划板6上。反射镜4随测杆摆动时，三组双刻线的象随之左右移动。仅当测杆中心线与显微镜光轴重合时，双刻线的象位于米字分划板的中心位置。,在工具显微镜上用光学灵敏杠杆测量端面定位孔的直径时，可用两种方法确定采样点的位置。 1.找拐点法 2.测弦找中点法,立式接触式干涉仪是一种高精度测微仪。,7立式接触式干涉仪,用接触式干涉仪测量时使用白光，即移出滤色片，使视场中出现零级黑条纹。根据测头先后与标准件及被测件接触时零级条纹位置间的距离，即可测得被测量相对于标准量的偏差值。 例如检定量块：测头与标准量块接触时，零级条纹位于al（格），测头与被检量块接触时，零级条纹位于a=+4格，若仪器分辨力i=0.1um，则被测量块相对于标准量的中心长度偏差为i (a2-a1)=+0.5um,接触式干涉仪测量方法：,干涉测长是激光在几何量测量中最重要的应用。光波干涉法作为精密测量长度和位移的有力手段问世已久其测量精度很高。但在激光问世以前，由于缺乏亮度高、单色性好的光源，干涉法的应用有着许多局限性，激光的出现则为干涉测长提供了极好的相干光源。 (激光具有方向性好、能量高度集中、单色性好、干涉能力强的优点）。,8激光干涉测长仪,激光干涉测长仪原理图,9. X射线测厚仪,辐射源,被测物,探测器,透射式X射线测厚仪原理图,探测器,被测物,辐射源,反射式X射线测厚仪原理图,如测量锅炉壁厚,10. 超声波测厚仪,6,图5-11 便携式超声波测厚仪,1.双晶测头 2.电缆 3.压电晶体发射的超声波脉冲 4.被反射的超声波脉冲 5.被测工件 6.二次仪表,总结：,绝对测量法：仪器示值为被测量的绝对值，常以刻度尺、光栅尺等作为测量基准，一般具有绝对零位，示值范围较大。如游标卡尺、千分尺、测长仪、测长机、工具显微镜等。 相对测量法：仪器示值为被测量相对于某一定值标准量的偏差值。标准量应尽可能与被测量具有相同定义及公称值。用于相对测量的仪器多称作测微仪或比较仪，一般具有放大倍数大，示值范围较小、测量精度高、零位可调的特点。如杠杆百分表，光学比较仪、接触式干涉仪、电感测微仪等。,直接测量法： 将被测量直接和标准量进行比较。 可分为绝对测量和相对测量,三. 间接测量法常用装置： 测量得到的量值是采样点的坐标（坐标测量法）或其他与被测量有确定函数关系的参量，被测量的值须通过计算求得。 大直径的间接测量 坐标测量法 微小尺寸的间接测量,如图所示为手持式测量装置。在装置基体1的中央放着指示表4；两侧装有带滚柱3的支杆2。 这种装置在测量前应在平板上进行调整指示表的零位，即两个滚柱与平板表面接触，而在指示表的量杆下端，垫以适当的块规。,(一)大尺寸的测量,1. 用弓高弦长法测量大直径的孔和轴,对上式微分得:,2. 用激光跟踪干涉测量仪测量大曲面形状,激光跟踪测量仪采用球坐标测量系统。整个干涉系统安装在一个立柱上，它可以绕水平轴和铅锤轴旋转。两个回转角度i，i由装在两根轴上的测角系统读出，矢径Li采用激光干涉原理测量，作为测量靶采用猫眼反射器或角锥棱镜。,图5-13，5-14,激光跟踪测量仪采用球坐标测量系统。 如图，p为被测点，通过测量极径L和两个方位角，即可确定被测点的空间坐标。,自由曲面的测量通常是在一个个截面上进行的，截面与一曲面的交线为一曲线。以等间距沿曲线进行采样，由测得采样点的坐标即可绘制出实际曲线形状并拟合出曲线方程。若需要测量曲面的误差，则只需将测得的曲线与储存在计算机内的标准曲线相比较，即可确定实际曲线的尺寸或形状误差。,L0,图5-15 放光盘,3. 激光测量扫描仪,激光扫描仪测量原理,激光扫描测量仪主要工作部件介绍,理论上用三坐标测量机可测不经过定位调整的任何工件的任意参数，实现测量的关键是建立采样点与被测参量在坐标测量中坐标的关系模型，即通过测量被测几何要素上若干个点的位置坐标继而求得被测参量。包括采样读数和数据处理两个步骤。,(二)坐标测量法三坐标测量机,三坐标测量机机架结构,三坐标测量机的主体主要由以下各部分组成：底座、测量工作台、立柱、X及Y向支撑梁和导轨、Z轴部件及测量系统（感应同步器、激光干涉仪、精密光栅尺等）、计算机及软件。,Chameleon 7107 三坐标测量机 美国布朗夏普公司制造 测量范围: 6501000650,CMM,采样读数：获得采样点坐标值 数据处理主要包括两部分： （1）建立工件坐标系：工件随意放在工作台上，不需要定位调整，这样需要根据测量工件的基准点，线，面将坐标测量机的坐标点，坐标轴，坐标面经过坐标的平移和旋转与工件的去重合。这个过程称为建立工件坐标系。 （2）由采样点的坐标值计算被测量,例题：如下图，计算孔C，孔D中心与孔A，B中 心连线间的距离,随着科学技术和工业生产的发展，产品的小型化或微型化越来越成为一个重要的分支，因而微小尺寸的测量越来越多：如细丝、小孔、镀层厚度、集成电路中的氧化层厚度、各元件间的微小距离、计算机中磁头与磁盘间的微小间隙等等；而且精度要求也越来越高，如超大规模集成电路中要求位置的测量精度为0.lum的数量级。显然，现有的传统测量方法和仪器是难以完成任务的，迫切地要求提出新的测量方法，下面将介绍几个测量方法的实例。,(三) 微小尺寸测量,一般的钢丝直径常用电感测微仪以接触法进行测量，这种方法受测量力的影响很大，即使在测量力较小的情况下，其相对测量误差也是较大的，而且容易引起细丝的弯曲变形。此外，如测力过小，也由于测量不稳定而无法保证测量精度。近年来由于激光技术的发展，为测量细丝直径提供了新的测量原理和方法。,1、用激光衍射法测量金属细丝直径,夫琅和费衍射原理,当光源和衍射场(即屏幕P)都距衍射物(小孔、狭缝等)无限远时的衍射称为夫琅和费衍射(或平行光衍射)，实际上只要光源、屏幕离衍射物有足够大的距离部可认为是夫琅和费衍射。,式中 K1，2正整数。正负号表示亮暗条纹对称地分布在中央亮条纹的两侧，0给出了中央亮条纹P0的中心位置。由图可见，随着衍射角 的增加，亮条纹的光强将迅速降低，暗点位置是等距分布的。如采用激光作为光源，由于能量高度集中，条纹可以更加清晰，衍射级次也更高(即能见到的衍射条纹致目多)。,狭缝的衍射条纹光强分布图,如图所示，设被测细丝为d，相当于狭缝。我们采用激光作为光源，由于其发散角很小，可认为是平行光，所以可免除透镜L1；并将衍射屏幕放置离细丝较远处(譬如l500mm)，这样又可免除透镜L2。于衍射场P处即可获得一组明暗相间的衍射条纹，只要测得衍射条纹距屏幕中心的距离Sk，便可求得细丝直径。由于la (即d)，此时角很小，故可取:,2光纤直径的测量,激光能量法,形位误差测量是将被测要素和理想要素进行比较，从而用数值描述实际要素与理想要素形状或位置上的差异。每个参数的测量过程包括测量和评定两个阶段。 被测要素体现方法：在实际测量中，被测要素用有限个测量数据表征的测得要素来代替,对于中心要素,可通过测量相应的轮廓要素计算求的。 理想要素：理想要素的方向和位置大多用基准要素来体现，但工件的基准要素总有形状误差，测量时应尽可能减小对测量结果的影响。,第三节 形位误差的测量,常用的基准体现有三种方法：,模拟法：用精度高的检测工具上的要素代替基准要素，如理想直线可用刀口尺，光线，钢丝等实物基准来代替。 直接法：直接用工件的基准作为被测要素的测量基准。 分析法：对实际要素进行测量，然后用最小条件判断其基准要素的方向和位置。,一用电感式电子水平仪测量直线度误差,被测工件上不同的直线有不同的直线度公差要求。如圆柱体母线，导轨素线，仅在一个方向上有直线度公差要求;多面棱体的棱在两个方向上有直线度要求；圆柱的轴线则在任意方向上有直线度要求。,仪器原理：,壳体,调整螺钉,磁钢,两组线圈,张丝,测量方法：,桥板,水平仪,0,1,2,3,4,5,6,例：分度值为4的水平仪，用 的桥板测量1.5m长平导轨，各采样点值如下：,误差评定：,二 圆度误差,圆度误差指包容同一正截面实际轮廓且半径差为最小的两同心圆的距离fm,1最小包容区域法:以包容实际轮廓且半径差为最小的两 同心圆的圆心为理想圆的圆心,即理想圆的位置是符合 最小条件的。如图a 2最小外接圆法：以包容实际轮廓且半径为最小的外接 圆圆心为理想圆的圆心。如图b 3最大内切圆法：以内切于实际轮廓且半径为最大的内 切圆圆心为理想圆的圆心。如图c 4最小二乘方圆法：以实际轮廓上相应各点至圆周距离 的平方和为最小的圆的圆心为理想圆的圆心。如图d,圆度误差的四种评定方法,最小包容区域法最小，最小二乘法稍大,圆度仪测量法,转台式圆度仪,传感器回转式圆度仪,测量轴,测微器,工作台,第四节 表面粗糙度测量 定义：表面粗糙度是一种微观几何形状误差,它的大小关系到机械零部件的寿命、震动、噪音等，所以对它的测量显得尤为重要。 特点：波距量值小（小于1mm)，变化频率高，所以粗糙度测量方法必须具有分辨率高和频响快的特性。 测量方法： 接触式轮廓仪（触针式轮廓仪） 电感式轮廓仪、激光干涉式轮廓仪、压电式轮廓仪。,表面粗糙度的测量基准线原则上要求与被测表面的理想形状一致，但在实际测量中难以实现。比较常见的是利用与传感器壳体安装成一体的导头建立相对测量基准。,P104 图5-37激光干涉仪、压电式轮廓仪,压电式轮廓仪测量原理图,2、非接触式轮廓仪,光学轮廓仪（离焦式、共焦式）,国家标准中规定的评定基准为轮廓中线：最小二乘中线和算术平均中线。 表面粗糙度的高度评定参数： 轮廓算术平均偏差:,微观不平度十点高度：,轮廓最大高度：,表面粗糙度的评定方法,取样长度lr 是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。,评定长度ln 取标准评定长度ln5lr。若被测表面比较均匀，可选ln5lr；若均匀性差，可选ln5lr。,第五节 线位移量的测量,线位移量：质点在直线方向位置的变化量。对于长度的动态测量就是线位移量的测量,一大位移量测量,1脉冲测距法:,开关,光电探测器,振荡器,放大整形,脉冲激光发生器,电子门,控制电路,数字显示,复位电路,滤色镜,L1,L2,置零脉冲,发射脉冲,接收脉冲,参考脉冲,返回脉冲,整形后脉冲,电子门控制脉冲,时钟脉冲,计数脉冲,2双频激光干涉仪：,解调,放大,放大,计数 显示,激光器,扩束器,偏振分 光器,检偏器,光电器件,二物位的测量,(一）电容式液位测量法,1导电液体的液位测量,H,L,D0,D,d,1,2,3,4,h,1被测导电液体； 2容器 3不锈钢棒； 4聚四氟乙烯套管,2非导电液体的液位测量,D,L,H,1,2,3,4,5,1被测的非导电液体；2容器 3不锈钢外电极； 4不锈钢内电极 5绝缘套,d,uA,环形二极管电桥充放电转换电路,测量原理 超声波测量物位基于超声波以下物理特性： 声波在不同的介质中传播的速度不同，被吸收而衰减的程度不同，从而可以区别其穿过的是固体、液体还是气体。 声波在两介质分界面上会发生反射，反射角等于入射角。当声波垂直入射时，反射声强与入射声强存在下列关系：,（二）超声波物位测量,声波在传送中，频率越高，声波扩散越小，方向性越 好；频率越低，衰减越小，传输越远。 声换能器由压电元件组成： 逆压电效应产生超声波；正压电效应接收超声波；从而做成声波发射器和声波接收器。,正压电效应-接收器,逆压电效应-发射器,声波,H,容器,探头,液位测量基本原理,测量方法,实际应用中可采用多种方式。,根据探头的工作方式,根据传声介质,气介式 液介式 固介式,自发自收的单探头方式 收，发分开的双探头方式,单探头方式的脉冲回波式超声波测量液位基本方案,液位,液位,液位,探头,探头,探头,H,H,H,液介式,气介式,固介式,固体棒,2a,S,H,液面,液面,液面,发,发,发,收,收,收,d,H,双探头方式的脉冲回波式超声波测量液位基本方案,液介式,气介式,固介式,设置校正