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超声波传感器:原理及应用

【摘要】:超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波传感器可分为整体式和分离式,具有独立完成发射和接收超声波的功能。图5-2-17 焊缝跟踪的横波探头非接触式超声波传感器通过气体介质传播超声波,采用纵波形式,由于超声波在气体介质中传播损耗大,所以必须加入匹配层进行声、电匹配,利用聚焦超声透镜技术提高空气超声波传播器的灵敏度。目前,空气超声波传感器已应用于二氧化碳气体保护焊和埋弧焊。

声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波传感器可分为整体式和分离式,具有独立完成发射和接收超声波的功能。

超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动而产生,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好,能成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透能力很强,尤其是在不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波,碰到活动物体能产生多普勒效应

超声波传感器可分为接触式和非接触式。接触式超声波传感器利用超声波在金属内传播时的界面反射现象,由探头接收反射波脉冲;由入射—反射波脉冲的行程,测得界面位置。当探头离钢板接缝边缘的位置发生左右变化时,接收到的反射波脉冲时间就要发生变化,当焊枪偏离平衡位置时,其获得的声程与平衡位置时的标准声程之差为左右跟踪的信号。一般采用横波探头作为焊缝跟踪传感器(见图5-2-17)。

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图5-2-17 焊缝跟踪的横波探头

非接触式超声波传感器通过气体介质传播超声波,采用纵波形式,由于超声波在气体介质中传播损耗大,所以必须加入匹配层进行声、电匹配,利用聚焦超声透镜技术提高空气超声波传播器的灵敏度。目前,空气超声波传感器已应用于二氧化碳气体保护焊和埋弧焊。