传感器与自动检测技术演示教程第10章 超声波传感器
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第 10 章 超声波传感器
10.1 超声波及其物理性质
10.1 超声波及其物理性质
波动（简称波）：振动在弹性介质内的传播
声波：其频率在 16~2×104 Hz 之间，能为人耳所闻的机械波
次声波：低于 16 Hz 的机械波
超声波：高于 2×104 Hz 的机械波
微波：频率在 3×108~3×1011 Hz 之间的波
如图 10-1 所示。
第 10 章 超声波传感器
图10-1 声波的频率界限图
当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种
介质中传播速度不同，在介质界面上会产生反射、折射和波型转
换等现象。
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第 10 章 超声波传感器
10.1.1 超声波的波型及其传播速度
声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向的不同，
声波的波型也不同。通常有：
① 纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它
能在固体、液体和气体介质中传播；
② 横波：质点振动方向垂直于传播方向的波，它只能
在固体介质中传播；
③ 表面波：质点的振动介于横波与纵波之间，沿着介
质表面传播，其振幅随深度增加而迅速衰减的波，表面波只在固
体的表面传播。
第 10 章 超声波传感器
超声波的传播速度与介质密度和弹性特性有关。超声
波在气体和液体中传播时，由于不存在剪切应力，所以仅有纵
波的传播，其传播速度 c为
n
B
c
1
式中： ρ—— 介质的密度；
Ba—— 绝对压缩系数。
上述的 ρ、Ba都是温度的函数，使超声波在介质中的
传播速度随温度的变化而变化。
（10-1 ）
第 10 章 超声波传感器
声速随温度的增加而减小。此外，水质、压强也会引起声速
的变化。
在固体中，纵波、横波及其表面波三者的声速有一定
的关系， 通常可认为横波声速为纵波的一半，表面波声速为横
波声速的 90% 。气体中纵波声速为 344 m/s ，液体中纵波声速在
900 ～1900m/s。
摘要：
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第10章超声波传感器第10章超声波传感器10.1超声波及其物理性质10.2超声波传感器10.3超声波传感器应用第10章超声波传感器10.1超声波及其物理性质10.1超声波及其物理性质波动（简称波）：振动在弹性介质内的传播声波：其频率在16~2×104Hz之间，能为人耳所闻的机械波次声波：低于16Hz的机械波超声波：高于2×104Hz的机械波微波：频率在3×108~3×1011Hz之间的波如图10-1所示。第10章超声波传感器图10-1声波的频率界限图当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介质中传播速度不同，在介质界面上会产生反射、折射和波型转换等现象。1011021031041051...
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