超声波

声波是一类可在气体、液态、固态中传播的机械波。声波按频率一般分为次声波、声波和超声波。

声波频率在16Hz-20kHz相互之间,是可以为人耳所闻的机械波；次声波便是频率低于16Hz的机械，而波超声波乃是频率高过20kHz的机械波。

超声波的特征是频率高、波长短、绕射状况小。它最为明显的特征是专一性好，并且在液态、固态中损耗不大，透过真聪明，遇到介质分界面也会产生比较明显的反射和折射，因此被广泛应用于工业检测中。

超声波的快速传播：超声波一般有纵波、横波及表面波，这些人的快速传播，关键在于介质的弹性常数及介质密度。气体和液态中只可以散播纵波，气体中声速为344m/s，液态中声速为900-1900m/s。在固态中，纵波、横波和表面波三者的声速成一定关联。通常可认为横波声速为纵波声速的一半，表面波声速约是横波声速的90%。

超声波在介质中散播时，随之散播之间的距离提升，能量慢慢损耗。能量的损耗关键在于超声波的扩散、散射和吸收。

以超声波做为检测手段，能够产生超声波和接收超声波。进行这类功能的装置便是超声波发生器。

超声波发生器的核心性能包括；

（1）工作频率。

工作频率便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，灵敏性也最高。
（2）工作温度。

因为压电材料的居里点通常非常高，尤其时确诊用超声波探头使用功率较小，因此工作温度相对较低，能够长久地工作且不形成无效。
（3）灵敏性。

完全取决于制造晶片自身。机电耦合系数大，反应速度快；相反，灵敏性低。

基本工作原理

超声波发生器按照其基本工作原理，一般分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，以压电式极其常见。

压电式c

压电式超声波发生器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。常见的敏感元件材料主要包括压电晶体和压电陶瓷。

依据正、逆压电效应的差异，压电式超声波发生器分成发生器(发射探头)和接收器(接收探头)两种，依据结构和所使用的波型不一样一般分为直探头、表面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚焦探头、水浸探头、喷水探头和专用探头等。

选型要求

在挑选和安装超声波传感器的时候都会必须确立一些前提条件，否则就会直接关系着传感器的测量结果。

检验范围和大小

要检验的物件大小严重影响超声波传感器的检测范围。传感器务必检验到一定声级的声音才能进行输出。大部件能将大部分声音反射给超声波传感器，如此一来传感器就可以在其最远传感间距检测到此零部件。小组件只可反射比较少的一部分声音，可能会导致传感范围大大缩小。

检验一个物体特点

应用超声波传感器检验的理想物件应体积大、平整且密度高，并且与变换器正面垂直。最困难检验的物件是体积小且由吸音材料制成的物件，并且与变换器形成一定角度的物件。

假如液面静止并且与传感器表层垂直，检验液态就会很容易。假如液面波动大，能延长传感器的响应时间，进而取波动变化的平均值以获得更一致的读数。可是，超声波传感器没法精准检验表层为泡沫状的液态，由于泡沫会让传播声音方位发生偏离。

这时候可以用超声波传感器的反向超声模式，检验样式不规则形状物件。在反向超声模式下，超声波传感器会检验一个平整背景，如墙壁。一切穿过传感器和墙壁之间的物件都会阻断声波。传感器就可以根据检验该影响来鉴别一个物体存有。

周围是否存在震动

不论是传感器本身的震动还是附近机器的震动，都会严重影响测量距离时的精确度。有时候也可以使用导轨来消除或减少零部件震动。

环境造成的误测

周边的物件也许会反射声波。要合理检验目标物件，务必减少或消除附近声音反射表层的影响。为了防止误测附近物件，很多超声波传感器都装有LED指示灯，用以在安装时指示作业人员，以保证合理安装传感器并减少误测风险。

超声波传感器对被检验物进行非接触式无损坏的检测，它对透明或有色物件，金属或非金属物件，固态、液态、粉状物质均能检验。其检验性能基本上不会受到使用环境产生影响，包含粉尘环境与雨天。

常见注意事项

依据超声波传感器的特征与使用量的不同的情况，应注意一下几点：

1、为保证稳定性及增加使用期限，切勿在室外或高于额定温度的地方应用传感器。

2、细粉末状和棉纱之类的材料在吸收声音时难以被检出(反射型传感器)。

3、喷气嘴喷出的喷气有很多种频率，因而会严重影响传感器并且不应在传感器附近应用。

4、传感器表层的水滴减少了检出间距。

5、因为超声波传感器以气体做为传输方式，因而局部温度不相同，分界处的反射和折射可能会致使错误操作，风吹时检出距离也会出现变化。因而，不可在强制通风机一类的机器设备旁使用传感器。

6、切勿在拥有蒸汽的地区使用传感器;此区域的大气不均衡。将也会产生温度梯度，可能会致使测量有误

7、不可以在真空区或防爆区使用传感器。