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第11章 超声波传感器 本章知识点（技能点）： 1．超声波的传输特性 2．超声波的产生和接收机理 3．超声波传感器的检测原理及结构 4．超声波传感器在无损检测、厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度检测中的应用 先导案例 11.1超声波的波型 超声波可以分为：纵波、横波和表面波。 1．纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波，纵波能在固体、液体和气体中传播。 2．横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波称为横波，横波只能在固体中传播。 3．表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿着表面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波称为表面波。表面波质点振动的轨迹是椭圆形，其长轴垂直于传播方向，短轴平行于传播方向。表面波只能在固体的表面传播。 11.2超声波的传输特性 1．超声波的传输速度 2．超声波的声压与声强 3．超声波的衰减 4．超声波的反射和折射 5．超声波的波形转换 11.3 超声波的产生和接收 当在压电晶片两面的电极上加上电压，它就会根据电压的正负和大小，在厚度方向产生伸缩，若加上高频电压，就会产生高频伸缩现象。如果把这个伸缩振荡耦合到检测工件材料中，材料质点就会随之产生振动，从而产生超声波在材料内传播。超声波的接收是同超声波的发射完全相反的过程，即超声波传到被检材料表面，使表面产生振动，并使压电晶片随之产生伸缩，在电极间产生电压，此电压经放大后，就可以在仪器示波屏上进行观察和测定。 磁致伸缩效应 铁磁性物质在交变的磁场中，在顺着磁场方向产生的伸缩现象，使它产生机械尺寸的交替变化，即机械振动，从而产生超声波。 11.4 超声波检测的原理 超声波检测的基本原理利用了被测物理量（如密度、流量等）与超声波声学特性的超声量（声速、衰减、声阻抗等）之间所存在的关系，通过超声量的测定来测出这些被测物理量。超声波检测多采用超声波源向被测介质发射超声波，然后接收与被测介质相作用之后的超声波，从中得到与被测量有关的信息。 超声波主要用于无损检测、厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等。 11.5 压电超声波传感器的结构 11.6 超声波传感器的应用 1. 超声波测厚 2. 超声波测流量 3. 超声波液位测量 4.超声波探伤 * * *