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

10.2 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

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。

f / Hz

Î¢²¨

Ì½²â

³¬Éù²¨

ÓïÑÔ

ÒôÀÖ

Éù²¨´ÎÉù²¨

0.25¡Á10

20¡Á10

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





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。

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摘要：

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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