超声波传感器原理和简介.docx

1、超声波传感器基 本 介 绍超 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 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 产 生 的 ，它 具 有 频 率 高 、 波 长 短 、 绕 射 现 象 小 ， 特 别 是 方 向 性 好 、 能 够 成 为 射 线 而定 向 传 播 等 特 点 。 超 声 波 对 液 体 、 固 体 的 穿 透 本 领 很 大 ， 尤 其 是 在 阳 光 不 透明 的 固 体 中 ， 它 可 穿 透 几 十 米 的 深 度 。 超

2、 声 波 碰 到 杂 质 或 分 界 面 会 产 生 显 著反 射 形 成 反 射 成 回 波 ， 碰 到 活 动 物 体 能 产 生 多 普 勒 效 应 。 因 此 超 声 波 检 测 广泛 应 用 在 工 业 、 国 防 、 生 物 医 学 等 方 面 。 以 超 声 波 作 为 检 测 手 段 ， 必 须 产 生 超 声 波 和 接 收 超 声 波 。 完 成 这 种 功 能 的 装 置 就 是 超 声 波 传 感 器 ， 习 惯 上 称 为 超 声 换 能 器 ， 或 者 超 声 探 头 。 组 成 部 分超 声 波 探 头 主 要 由 压 电 晶 片 组 成 ， 既 可 以 发 射

3、超 声 波 ， 也 可 以 接 收 超 声波 。 小 功 率 超 声 探 头 多 作 探 测 作 用 。 它 有 许 多 不 同 的 结 构 ， 可 分 直 探 头 （ 纵波 ） 、 斜 探 头 （ 横 波 ） 、 表 面 波 探 头 （ 表 面 波 ） 、 兰 姆 波 探 头 （ 兰 姆 波 ） 、双 探 头 （ 一 个 探 头 反 射 、 一 个 探 头 接 收 ） 等 。 性 能 指 标超 声 探 头 的 核 心 是 其 塑 料 外 套 或 者 金 属 外 套 中 的 一 块 压 电 晶 片 。 构 成晶 片 的 材 料 可 以 有 许 多 种 。 晶 片 的 大 小 ， 如 直 径 和

4、 厚 度 也 各 不 相 同 ， 因 此 每个 探 头 的 性 能 是 不 同 的 ， 我 们 使 用 前 必 须 预 先 了 解 它 的 性 能 。 超 声 波 传 感 器的 主 要 性 能 指 标 包 括 ：超 声 波 传 感 器工 作 频 率工 作 频 率 就 是 压 电 晶 片 的 共 振 频 率 。 当 加 到 它 两 端 的 交 流 电 压 的 频 率 和晶 片 的 共 振 频 率 相 等 时 ， 输 出 的 能 量 最 大 ， 灵 敏 度 也 最 高 。 工 作 温 度由 于 压 电 材 料 的 居 里 点 一 般 比 较 高 ， 特 别 是 诊 断 用 超 声 波 探 头 使

5、用 超 声 波 传 感 器功 率 较 小 ， 所 以 工 作 温 度 比 较 低 ， 可 以 长 时 间 地 工 作 而 不 失 效 。 医 疗 用 的 超声 探 头 的 温 度 比 较 高 ， 需 要 单 独 的 制 冷 设 备 。 1 灵 敏 度主 要 取 决 于 制 造 晶 片 本 身 。 机 电 耦 合 系 数 大 ， 灵 敏 度 高 ； 反 之 ， 灵 敏度 低 。 主 要 应 用超 声 波 传 感 技 术 应 用 在 生 产 实 践 的 不 同 方 面 ， 而 医 学 应 用 是 其 超 声 波 传 感 器最 主 要 的 应 用 之 一 ， 下 面 以 医 学 为 例 子 说 明

6、超 声 波 传 感 技 术 的 应 用 。 超 声 波在 医 学 上 的 应 用 主 要 是 诊 断 疾 病 ， 它 已 经 成 为 了 临 床 医 学 中 不 可 缺 少 的 诊 断方 法 。 超 声 波 诊 断 的 优 点 是 ： 对 受 检 者 无 痛 苦 、 无 损 害 、 方 法 简 便 、 显 像 清晰 、 诊 断 的 准 确 率 高 等 。 因 而 推 广 容 易 ， 受 到 医 务 工 作 者 和 患 者 的 欢 迎 。 超声 波 诊 断 可 以 基 于 不 同 的 医 学 原 理 ， 我 们 来 看 看 其 中 有 代 表 性 的 一 种 所 谓 的A 型 方 法 。 这 个

7、 方 法 是 利 用 超 声 波 的 反 射 。 当 超 声 波 在 人 体 组 织 中 传 播 遇 到两 层 声 阻 抗 不 同 的 介 质 界 面 是 ， 在 该 界 面 就 产 生 反 射 回 声 。 每 遇 到 一 个 反 射面 时 ， 回 声 在 示 波 器 的 屏 幕 上 显 示 出 来 ， 而 两 个 界 面 的 阻 抗 差 值 也 决 定 了 回声 的 振 幅 的 高 低 。 在 工 业 方 面 ， 超 声 波 的 典 型 应 用 是 对 金 属 的 无 损 探 伤 和 超 声 波 测 厚 两 种 。过 去 ， 许 多 技 术 因 为 无 法 探 测 到 物 体 组 织 内 部

8、 而 受 到 阻 碍 ， 超 声 波 传 感 技 术的 出 现 改 变 了 这 种 状 况 。 当 然 更 多 的 超 声 波 传 感 器 是 固 定 地 安 装 在 不 同 的 装置 上 ， “悄 无 声 息 ”地 探 测 人 们 所 需 要 的 信 号 。 在 未 来 的 超 声 波 传 感 器应 用 中 ， 超 声 波 将 与 信 息 技 术 、 新 材 料 技 术 结 合 起 来 ， 将 出 现 更 多 的 智 能 化 、高 灵 敏 度 的 超 声 波 传 感 器 。 超 声 波 距 离 传 感 器 技 术 应 用 超 声 波 对 液 体 、 固 体 的 穿 透 本 领 很 大 ， 尤

9、 其 是 在 阳 光 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 成 回 波 ， 碰 到 活 动 物体 能 产 生 多 普 勒 效 应 。 因 此 超 声 波 检 测 广 泛 应 用 在 工 业 、 国 防 、 生 物 医 学 等 方 面 。 超 声 波 距 离 传 感 器 可 以 广 泛 应 用 在 物 位 （ 液 位 ） 监 测 ， 机 器 人 防 撞 ， 各种 超 声 波 接 近 开 关 ， 以 及 防 盗 报 警 等 相 关 领 域 ， 工 作 可 靠 ， 安 装 方

10、便 ， 防 水 型 ， 发 射 夹 角 较 小 ，灵 敏 度 高 ， 方 便 与 工 业 显 示 仪 表 连 接 ， 也 提 供 发 射 夹 角 较 大 的 探 头 。 工 作 原 理人 们 能 听 到 声 音 是 由 于 物 体 振 动 产 生 的 ， 它 的 频 率 在 20HZ-20KHZ 超 声 波 传 感 器范 围 内 ， 超 过 20KHZ 称 为 超 声 波 ， 低 于 20HZ 的 称 为 次 声 波 。 常 用 的 超 声 波频 率 为 几 十 KHZ-几 十 MHZ。 超 声 波 是 一 种 在 弹 性 介 质 中 的 机 械 振 荡 ， 有 两 种 形 式 ： 横 向 振

11、 荡 （ 横 波 ）及 纵 和 振 荡 （ 纵 波 ） 。 在 工 业 中 应 用 主 要 采 用 纵 向 振 荡 。 超 声 波 可 以 在 气 体 、液 体 及 固 体 中 传 播 ， 其 传 播 速 度 不 同 。 另 外 ， 它 也 有 折 射 和 反 射 现 象 ， 并且 在 传 播 过 程 中 有 衰 减 。 在 空 气 中 传 播 超 声 波 ， 其 频 率 较 低 ， ， 一 般 为 几 十KHZ， 而 在 固 体 、 液 体 中 则 频 率 可 用 得 较 高 。 在 空 气 中 衰 减 较 快 ， 而 在 液 体及 固 体 中 传 播 ， 衰 减 较 小 ， 传 播 较 远

12、 。 利 用 超 声 波 的 特 性 ， 可 做 成 各 种 超 声传 感 器 ， 配 上 不 同 的 电 路 ， 制 成 各 种 超 声 测 量 仪 器 及 装 置 ， 并 在 通 迅 ， 医疗 家 电 等 各 方 面 得 到 广 泛 应 用 。 超 声 波 传 感 器 主 要 材 料 有 压 电 晶 体 （ 电 致 伸 缩 ） 及 镍 铁 铝 合 金 （ 磁 致伸 缩 ） 两 类 。 电 致 伸 缩 的 材 料 有 锆 钛 酸 铅 （ PZT） 等 。 压 电 晶 体 组 成 的 超 声波 传 感 器 是 一 种 可 逆 传 感 器 ， 它 可 以 将 电 能 转 变 成 机 械 振 荡

13、而 产 生 超 声 波 ，同 时 它 接 收 到 超 声 波 时 ， 也 能 转 变 成 电 能 ， 所 以 它 可 以 分 成 发 送 器 或 接 收 器 。有 的 超 声 波 传 感 器 既 作 发 送 ， 也 能 作 接 收 。 这 里 仅 介 绍 小 型 超 声 波 传 感 器 ，发 送 与 接 收 略 有 差 别 ， 它 适 用 于 在 空 气 中 传 播 ， 工 作 频 率 一 般 为 23-25KHZ及 40-45KHZ。 这 类 传 感 器 适 用 于 测 距 、 遥 超 声 波 传 感 器控 、 防 盗 等 用 途 。 该 种 有 T/R-40-60， T/R-40-12 等

14、 （ 其 中 T 表 示 发 送 ， R表 示 接 收 ， 40 表 示 频 率 为 40KHZ， 16 及 12 表 示 其 外 径 尺 寸 ， 以 毫 米 计 ） 。另 有 一 种 密 封 式 超 声 波 传 感 器 （ MA40EI 型 ） 。 它 的 特 点 是 具 有 防 水 作 用（ 但 不 能 放 入 水 中 ） ， 可 以 作 料 位 及 接 近 开 关 用 ， 它 的 性 能 较 好 。 超 声 波 应用 有 三 种 基 本 类 型 ， 透 射 型 用 于 遥 控 器 ， 防 盗 报 警 器 、 自 动 门 、 接 近 开 关 等 ；分 离 式 反 射 型 用 于 测 距 、

15、 液 位 或 料 位 ； 反 射 型 用 于 材 料 探 伤 、 测 厚 等 。 由 发 送 传 感 器 (或 称 波 发 送 器 )、 接 收 传 感 器 (或 称 波 接 收 器 )、 控 制 部分 与 电 源 部 分 组 成 。 发 送 器 传 感 器 由 发 送 器 与 使 用 直 径 为 15mm 左 右 的 陶 瓷振 子 换 能 器 组 成 ， 换 能 器 作 用 是 将 陶 瓷 振 子 的 电 振 动 能 量 转 换 成 超 能 量 并向 空 中 辐 射 ； 而 接 收 传 感 器 由 陶 瓷 振 子 换 能 器 与 放 大 电 路 组 成 ， 换 能 器 接 收波 产 生 机

16、械 振 动 ， 将 其 变 换 成 电 能 量 ， 作 为 传 感 器 接 收 器 的 输 出 ， 从 而 对 发送 的 超 进 行 检 测 .而 实 际 使 用 中 ， 用 发 送 传 感 器 的 陶 瓷 振 子 的 也 可 以 用 做 接收 器 传 感 器 社 的 陶 瓷 振 子 。 控 制 部 分 主 要 对 发 送 器 发 出 的 脉 冲 链 频 率 、 占空 比 及 稀 疏 调 制 和 计 数 及 探 测 距 离 等 进 行 控 制 。 工 作 程 式若 对 发 送 传 感 器 内 谐 振 频 率 为 40KHz 的 压 电 陶 瓷 片 (双 晶 振 子 超 声 波 传 感 器)施

17、加 40KHz 高 频 电 压 ， 则 压 电 陶 瓷 片 就 根 据 所 加 高 频 电 压 极 性 伸 长 与 缩 短 ，于 是 发 送 40KHz 频 率 的 超 声 波 ， 其 超 声 波 以 疏 密 形 式 传 播 (疏 密 程 度 可 由 控制 电 路 调 制 )， 并 传 给 波 接 收 器 。 接 收 器 是 利 用 压 力 传 感 器 所 采 用 的 压 电 效应 的 原 理 ， 即 在 压 电 元 件 上 施 加 压 力 ， 使 压 电 元 件 发 生 应 变 ， 则 产 生 一 面 为“+ ”极 ， 另 一 面 为 “-”极 的 40KHz 正 弦 电 压 。 因 该 高

18、 频 电 压 幅 值 较 小 ，故 必 须 进 行 放 大 。 超 声 波 传 感 器 使 得 驾 驶 员 可 以 安 全 地 倒 车 ， 其 原 理 是 利用 探 测 倒 车 路 径 上 或 附 近 存 在 的 任 何 障 碍 物 ， 并 及 时 发 出 警 告 。 所 设 计 的 检测 系 统 可 以 同 时 提 供 声 光 并 茂 的 听 觉 和 视 觉 警 告 ， 其 警 告 表 示 是 探 测 到 了 在盲 区 内 障 碍 物 的 距 离 和 方 向 。 这 样 ， 在 狭 窄 的 地 方 不 管 是 泊 车 还 是 开 车 ， 借助 倒 车 障 碍 报 警 检 测 系 统 ， 驾

19、驶 员 心 理 压 力 就 会 减 少 ， 并 可 以 游 刃 有 余 地采 取 必 要 的 动 作 。 系 统 构 成由 发 送 传 感 器 ( 或 称 波 发 送 器 ) 、 接 收 传 感 器 ( 或 称 波 接 收 器 ) 、 控 制 部 超 声 波 传 感 器分 与 电 源 部 分 组 成 。 发 送 器 传 感 器 由 发 送 器 与 使 用 直 径 为 15mm 左 右 的 陶瓷 振 子 换 能 器 组 成 ， 换 能 器 作 用 是 将 陶 瓷 振 子 的 电 振 动 能 量 转 换 成 超 能 量 并向 空 中 辐 射 ； 而 接 收 传 感 器 由 陶 瓷 振 子 换 能

20、器 与 放 大 电 路 组 成 ， 换 能 器 接收 波 产 生 机 械 振 动 ， 将 其 变 换 成 电 能 量 ， 作 为 传 感 器 接 收 器 的 输 出 ， 从 而 对发 送 的 超 进 行 检 测 . 而 实 际 使 用 中 ， 用 发 送 传 感 器 的 陶 瓷 振 子 的 也 可 以 用做 接 收 器 传 感 器 社 的 陶 瓷 振 子 。 控 制 部 分 主 要 对 发 送 器 发 出 的 脉 冲 链 频 率 、占 空 比 及 稀 疏 调 制 和 计 数 及 探 测 距 离 等 进 行 控 制 。 超 声 波 传 感 器 电 源 ( 或 称 信 号 源 ) 可 用 DC12

21、V 10 % 或 24V 10 % 。 工 作 模 式超 声 波 传 感 器 利 用 声 波 介 质 对 被 检 测 物 进 行 非 接 触 式 无 磨 损 的 检 测 超 声 波 传 感 器。 超 声 波 传 感 器 对 透 明 或 有 色 物 体 ， 金 属 或 非 金 属 物 体 ， 固 体 、 液 体 、 粉状 物 质 均 能 检 测 。 其 检 测 性 能 几 乎 不 受 任 何 环 境 条 件 的 影 响 ， 包 括 烟 尘 环 境和 雨 天 。 检 测 模 式超 声 波 传 感 器 主 要 采 用 直 接 反 射 式 的 检 测 模 式 。 位 于 传 感 器 前 面 的 被 检

22、测 物 通 过 将 发 射 的 声 波 部 分 地 发 射 回 传 感 器 的 接 收 器 ， 从 而 使 传 感 器 检 测 到被 测 物 。 还 有 部 分 超 声 波 传 感 器 采 用 对 射 式 的 检 测 模 式 。 一 套 对 射 式 超 声 波 传感 器 包 括 一 个 发 射 器 和 一 个 接 收 器 ， 两 者 之 间 持 续 保 持 “收 听 ”。 位 于 接收 器 和 发 射 器 之 间 的 被 检 测 物 将 会 阻 断 接 收 器 接 收 发 射 的 声 波 ， 从 而 传 感 器将 产 生 开 关 信 号 。 检 测 范 围 和 声 波 发 射 角超 声 波 传

23、 感 器 的 检 测 范 围 取 决 于 其 使 用 的 波 长 和 频 率 。 波 长 越 长 ， 超 声 波 传 感 器频 率 越 小 ， 检 测 距 离 越 大 ， 如 具 有 毫 米 级 波 长 的 紧 凑 型 传 感 器 的 检 测 范 围 为300500mm 波 长 大 于 5mm 的 传 感 器 检 测 范 围 可 达 8m。 一 些 传 感 器 具 有 较 窄的 6声 波 发 射 角 ， 因 而 更 适 合 精 确 检 测 相 对 较 小 的 物 体 。 另 一 些 声 波发 射 角 在 12至 15的 传 感 器 能 够 检 测 具 有 较 大 倾 角 的 物 体 。 此外

24、， 我 们 还 有 外 置 探 头 型 的 超 声 波 传 感 器 ， 相 应 的 电 子 线 路 位 于 常 规 传 感 器外 壳 内 。 这 种 结 构 更 适 合 检 测 安 装 空 间 有 限 的 场 合 。 传 感 器 调 节几 乎 所 有 的 超 声 波 传 感 器 都 能 对 开 关 输 出 的 近 点 和 远 点 或 是 测 量 范 围 进行 调 节 。 在 设 定 范 围 外 的 物 体 可 以 被 检 测 到 ， 但 是 不 会 触 发 输 出 状 态 的 改 变 。一 些 传 感 器 具 有 不 同 的 调 节 参 数 ， 如 传 感 器 的 响 应 时 间 、 回 波

25、损 失 性 能 ，以 及 传 感 器 与 泵 设 备 连 接 使 用 时 对 工 作 方 向 的 设 定 调 节 等 。 重 复 精 度 波 长 等 因 素 会 影 响 超 声 波 传 感 器 的 精 度 ， 其 中 最 主 要 的 影 响 因 素 是 随 温度 超 声 波 传 感 器变 化 的 声 波 速 度 ， 因 而 许 多 超 声 波 传 感 器 具 有 温 度 补 偿 的 特 性 。 该 特 性 能 使模 拟 量 输 出 型 的 超 声 波 传 感 器 在 一 个 宽 温 度 范 围 内 获 得 高 达 0.6mm 的 重 复精 度 。 输 出 功 能所 有 系 列 的 超 声 波

26、传 感 器 都 有 开 关 量 输 出 型 产 品 。 一 些 产 品 还 有 2 路开 关 量 输 出 （ 如 最 小 和 最 大 液 位 控 制 ） 。 大 多 数 产 品 系 列 都 能 提 供 具 有 模 拟量 电 流 或 是 模 拟 电 压 输 出 的 产 品 。 噪 声 抑 制金 属 敲 击 声 、 轰 鸣 声 等 噪 声 不 会 影 响 超 声 波 传 感 器 的 参 数 赋 值 ， 这 主 要是 由 于 频 率 范 围 的 优 选 和 已 获 专 利 的 噪 声 抑 制 电 路 。 同 步 功 能超 声 波 传 感 器 的 同 步 功 能 可 防 干 扰 。 他 们 通 过 将

27、 各 自 的 同 步 线 进 超 声 波 传 感 器行 简 单 的 连 接 来 实 现 同 步 功 能 。 它 们 同 时 发 射 声 波 脉 冲 ， 象 单 个 传 感 器 一 样工 作 ， 同 时 具 有 扩 展 的 检 测 角 度 。 传 感 器 交 替 性 工 作超 声 波 传 感 器 超 长 扫 描 型 以 交 替 方 式 工 作 的 超 声 波 传 感 器 彼 此 间 是 相 互 独 立 的 ， 不 会 相 互 影 响 。以 交 替 方 式 工 作 的 传 感 器 越 多 ， 响 应 的 开 关 频 率 越 低 。 检 测 条 件超 声 波 传 感 器 特 别 适 合 在 “空 气

28、 ”这 种 介 质 中 工 作 。 这 种 传 感 器 也 能 在其 它 气 体 介 质 中 工 作 ， 但 需 要 进 行 灵 敏 度 的 调 节 。 盲 区直 接 反 射 式 超 声 波 传 感 器 不 能 可 靠 检 测 位 于 超 声 波 换 能 器 前 段 的 部 分物 体 。 由 此 ， 超 声 波 换 能 器 与 检 测 范 围 起 点 之 间 的 区 域 被 称 为 盲 区 。 传 感 器在 这 个 区 域 内 必 须 保 持 不 被 阻 挡 。 空 气 温 度 与 湿 度空 气 温 度 与 湿 度 会 影 响 声 波 的 行 程 时 间 。 空 气 温 度 每 上 升20C，

29、 检 测 超 声 波 传 感 器距 离 至 多 增 加 3.5%。 在 相 对 干 燥 的 空 气 条 件 下 ， 湿 度 的 增 加 将 导 致 声 速 最多 增 加 2%。 空 气 压 力常 规 情 况 下 大 气 变 化 5%（ 选 一 固 定 参 考 点 ） 将 导 致 检 测 范 围 变 化0.6%。 大 多 数 情 况 下 ， 传 感 器 在 5Bar 压 力 下 使 用 没 有 问 题 。 气 流气 流 的 变 化 将 会 影 响 声 速 。 然 而 由 最 高 至 10m/s 的 气 流 速 度 造 成 的 影响 是 微 不 足 道 的 。 在 产 生 空 气 涡 流 比 较

30、普 遍 的 条 件 下 ， 例 如 对 于 灼 热 的 金 属而 言 ， 建 议 不 要 采 用 超 声 波 传 感 器 进 行 检 测 ， 因 为 对 失 真 变 形 的 声 波 的 回声 进 行 计 算 是 非 常 困 难 的 。 标 准 检 测 物采 用 正 方 形 声 反 射 板 用 于 额 定 开 关 距 离 sn 的 标 定 。 1mm 的 厚 度 垂 直 性 ： 与 声 束 轴 线 垂 直 。 防 护 等 级外 壳 可 防 固 体 颗 粒 和 防 水 。 IP65： 完 全 防 尘 ； 防 水 柱 的 侵 入 。 IP67： 完 全 防 尘 ； 在 恒 温 下 浸 入 水 下 1

31、m 深 处 并 放 置 30 分 钟 ， 能 够 有效 防 护 。 IP69K： 基 于 EN60529 的 符 合 DIN40050-9 泵 功 能可 施 行 双 位 置 控 制 ， 例 如 一 个 液 位 控 制 系 统 的 泵 入 泵 出 功 能 。 当 一 个 被测 物 远 离 传 感 器 到 达 检 测 范 围 的 远 点 时 ， 输 出 动 作 。 当 被 测 物 靠 近 传 感 器 到达 检 测 范 围 设 定 的 近 点 时 ， 输 出 相 反 的 动 作 。 检 测 好 坏超 声 波 传 感 器 用 万 用 表 直 接 测 试 是 没 有 什 么 反 映 的 。 要 想 测

32、试 超 声 波 传感 器 的 好 坏 可 以 搭 一 个 音 频 振 荡 电 路 ， 当 C1 为 390O F 时 ， 在 反 相 器 脚与 脚 间 可 产 生 一 个 1.9kHz 左 右 的 音 频 信 号 。 把 要 检 测 的 超 声 波 传 感 器(发 射 和 接 收 )接 在 脚 与 脚 之 间 ;如 果 传 感 器 能 发 出 音 频 声 音 ， 基 本 就 可以 确 定 比 超 声 波 传 感 器 是 好 的 。 注 ： C1=3900 F 时 ， 为 1.9kHZ 左 右 ； C1=0.O1 F 时 ， 约 0.76kHZ。 编 辑 本 段 技 术 应 用超 声 波 传 感

33、 技 术 应 用 在 生 产 实 践 的 不 同 方 面 ， 而 医 学 应 用 是 其 最 主 要 的应 用 之 一 ， 以 医 学 为 例 子 说 明 超 声 波 传 感 技 术 的 应 用 。 超 声 波 在 医 学 上 的应 用 主 要 是 诊 断 疾 病 ， 它 已 经 成 为 了 临 床 医 学 中 不 可 缺 少 的 诊 断 方 法 。 超 声波 诊 断 的 优 点 是 ： 对 受 检 者 无 痛 苦 、 无 损 害 、 方 法 简 便 、 显 像 清 晰 、 诊 断 的准 确 率 高 等 。 因 而 推 广 容 易 ， 受 到 医 务 工 作 者 和 患 者 的 欢 迎 。 超

34、 声 波 诊 断 可以 基 于 不 同 的 医 学 原 理 ， 其 中 有 代 表 性 的 一 种 所 谓 的 A 型 方 法 。 这 个 方 法是 利 用 超 声 波 的 反 射 。 当 超 声 波 在 人 体 组 织 中 传 播 遇 到 两 层 声 阻 抗 不 同 的 介质 界 面 是 ， 在 该 界 面 就 产 生 反 射 回 声 。 每 遇 到 一 个 反 射 面 时 ， 回 声 在 示 波器 的 屏 幕 上 显 示 出 来 ， 而 两 个 界 面 的 阻 抗 差 值 也 决 定 了 回 声 的 振 幅 的 高 低 。在 工 业 方 面 ， 超 声 波 的 典 型 应 用 是 对 金

35、属 的 无 损 探 伤 和 超 声 波 测 厚 两 种 。过 去 ， 许 多 技 术 因 为 无 法 探 测 到 物 体 组 织 内 部 而 受 到 阻 碍 ， 超 声 波 传 感 技 术的 出 现 改 变 了 这 种 状 况 。 当 然 更 多 的 超 声 波 传 感 器 是 固 定 地 安 装 在 不 同 的 装置 上 ， “悄 无 声 息 ”地 探 测 人 们 所 需 要 的 信 号 。 在 未 来 的 应 用 中 ， 超 声 波 将与 信 息 技 术 、 新 材 料 技 术 结 合 起 来 ， 将 出 现 更 多 的 智 能 化 、 高 灵 敏 度 的 超 声波 传 感 器 。 遥 控

36、 开 关 超 声 波 遥 控 开 关 可 控 制 家 用 电 器 及 照 明 灯 。 采 用 小 型 超 声 波 传感 器 （ 12- 16),工 作 频 率 在 40KHZ,遥 控 距 离 约 10 米 .遥 控 器 的 发 送 ， 这是 由 555 时 基 电 路 组 成 的 振 荡 器 ,调 整 10K 电 位 器 ， 使 振 荡 频 率 为40KHZ， 传 感 器 接 在 脚 ， 接 下 按 钮 时 ， 发 送 出 超 声 波 ， 接 收 电 路 。 电 源 由220V 经 电 容 降 压 、 整 流 、 滤 波 、 稳 压 后 获 得 12V 工 作 电 压 。 由 于 是 非 隔

37、离电 源 ， 要 整 个 电 路 用 塑 料 外 壳 封 装 ， 以 防 触 电 （ 在 调 试 时 也 应 注 意 ） 。 信号 由 超 声 波 接 收 器 接 收 ， 经 Q1、 Q2 放 大 （ L、 C 谐 振 槽 路 调 谐 在 40KHZ） 。放 大 后 的 信 号 去 触 发 由 Q3、 Q4 组 成 的 双 稳 态 电 路 ， Q5 及 LED 作 为 触 发 隔离 ， 并 可 发 光 显 示 。 由 于 双 稳 态 在 开 机 时 有 随 机 性 ， 故 加 一 清 零 按 钮 。 Q5输 出 的 触 发 信 号 使 双 向 可 控 硅 导 通 ， 负 载 接 通 。 要 负

38、 载 断 路 ， 则 要 按 一 次 发送 钮 。 液 位 指 示 及 控 制 器 由 于 超 声 波 在 空 气 中 有 一 定 的 衰 减 ， 则 发 送 到 液 面及 从 液 面 反 射 回 来 的 信 号 大 小 与 液 位 有 关 ， 液 面 位 置 越 高 ， 信 号 越 大 ； 液 面越 低 则 信 号 就 小 。 接 收 到 的 信 号 经 BG1、 BG2 放 大 ， 经 D1、 D2 整 流 成 直 流电 压 。 当 4.7K 上 的 电 压 超 过 BG3 的 导 通 电 压 时 ， 有 电 流 流 过 BG3， 电 流表 有 指 示 ， 电 流 大 小 与 液 面 有

39、关 。 当 液 位 低 于 设 置 值 时 ， 比 较 器 输 出 为 低 电平 。 BG 不 导 通 ， 若 液 位 升 到 规 定 位 置 ， 比 较 器 翻 转 ， 输 出 高 电 平 。 BG 导 通 ，J 吸 合 ， 可 通 过 电 磁 阀 将 输 液 开 关 关 闭 ， 以 达 到 控 制 的 目 的 （ 高 位 控 制 ） 。 液 位 测 试超 声 波 测 量 液 位 的 基 本 原 理 是 ： 由 超 声 探 头 发 出 的 超 声 脉 冲 信 号 ， 在气 体 中 传 播 ， 遇 到 空 气 与 液 体 的 界 面 后 被 反 射 ， 接 收 到 回 波 信 号 后 计 算 其