返回首页

各种超声波电机原理(压电式超声波发生器原理

来源:www.xrdq.ne   时间:2022-12-27 20:27   点击:197  编辑:admin   手机版

1. 压电式超声波发生器原理

钛酸钡吧。它不是聚合物,而是无机化合物,当然是非金属了。

钛酸钡有这样的特性:当它受压力而改变形状的时候,会产生电流,一通电又会改变形状。于是,人们把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。

几乎所有的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。

除此之外,钛酸钡还有许多用途。例如:铁路工人把它放在铁轨下面,来测量火车通过时候的压力;医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器,是锐利的水下眼睛,它不只能够看到鱼群,而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等

2. 压电式超声波发生器原理图解

压电晶片

压电陶瓷晶片是一种结构简单且轻巧的电学器件,因具有灵敏度高,无磁场散播外溢,不用铜线和磁铁,成本低耗电少,便于大量生产等优点而获得了广泛应用。适合超声波和次声波的发射和接收,比较大面积的压电陶瓷片还可以运用检测压力和振动,工作原理是利用压电效应的可逆性,在其上施加音频电压,从而发出声音。

3. 压电式超声波发生器原理是什么

压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的。常用的敏感元件材料主要有压电晶体和压电陶瓷

4. 压电式超声波发生器是利用压电晶体的逆压电效应制成

第一类是无机压电材料,分为压电晶体和压电陶瓷,压电晶体一般是指压电单晶体;压电陶瓷则泛指压电多晶体。

压电陶瓷是指用必要成份的原料进行混合、成型、高温烧结,由粉粒之间的固相反应和烧结过程而获得的微细晶粒无规则集合而成的多晶体。具有压电性的陶瓷称压电陶瓷,实际上也是铁电陶瓷。在这种陶瓷的晶粒之中存在铁电畴,铁电畴由自发极化方向反向平行的180 畴和自发极化方向互相垂直的90畴组成,这些电畴在人工极化(施加强直流电场)条件下,自发极化依外电场方向充分排列并在撤消外电场后保持剩余极化强度,因此具有宏观压电性。如:钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT等。这类材料的研制成功,促进了声换能器,压电传感器的各种压电器件性能的改善和提高。

压电晶体一般指压电单晶体,是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体。这种晶体结构无对称中心,因此具有压电性。如水晶(石英晶体)、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。

相比较而言,压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状,但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差,因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用,但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性弱,介电常数很低,受切型限制存在尺寸局限,但稳定性很高,机械品质因子高,多用来作标准频率控制的振子、高选择性(多属高频狭带通)的滤波器以及高频、高温超声换能器等。近来由于铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3单晶体(Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000)性能特异,国内外上都开始这种材料的研究,但由于其居里点太低,离使用化尚有一段距离。

第二类是有机压电材料,又称压电聚合物,如偏聚氟乙烯(PVDF)(薄膜)及其它为代表的其他有机压电(薄膜)材料。这类材料及其材质柔韧,低密度,低阻抗和高压电电压常数(g)等优点为世人瞩目,且发展十分迅速,现在水声超声测量,压力传感,引燃引爆等方面获得应用。不足之处是压电应变常数(d)偏低,使之作为有源发射换能器受到很大的限制。

第三类是复合压电材料,这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状、或粉末状压电材料构成的。至今已在水声、电声、超声、医学等领域得到广泛的应用。如果它制成水声换能器,不仅具有高的静水压响应速率,而且耐冲击,不易受损且可用与不同的深度。

5. 超声波 发生器

超声波发生器功率测定方法:

(1) 声波声压仪直接测定

超声波洗净设备开机后,直接将声压仪探头放入槽内液体中,即可测得功率大小。目前,由于声压仪需要进口,而且价格很贵(测量小功率的超声波声压仪在国外大约需要数万元人民币,大功率的还要高)。所以,国内应用会有一定的限制(即使国外厂家也不是很普及的使用)。

(2)功率计测量法

采用高频功率计直接接在振子上,开机测量输入给振子的功率值。该方法更为简便。目前国内已有进口高频功率计出售,可以考虑使用。

6. 超声发生器工作原理

 超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一,世界各国均重视对超声波技术在现代军事、医学、生活等领域中的应用研究。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的,它的应用研究正是结合超声波之独有特性而展开。

一、超声波在军事中的应用

  超声波基本上是沿直线传播的,可以定向发射。如果渔船载有水下超声波发生器,它旋转着向各个方向发射超声波,超声波遇到鱼群会反射回来,渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了。这种仪器叫做声纳。

  声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇,测量海水的深度。在现代高科技术中虽然有用雷达,可以发现数百公里外的敌机;红外线望远镜可以在夜幕中发现隐蔽的敌人;卫星遥感技术可以在数小时内把地球表面整个地扫描一遍;射电天文望远镜可以观察到遥远的宇宙空间。但是为什么在水中却不采用这些先进技术而仍用落后的声纳呢?

  海水有良好的导电性,对电磁波的吸收能力很强,因而电磁雷达无法探测水下作战目标(如潜水艇)的方位和距离。超声波在空气中衰减较快,而在固体、液体中的衰减却很小,这正好与电磁波相反。这种情况下,超声波雷达——声纳,便可发挥巨大的威力。

  海水吸热能力太强,红外线技术无用武之地;水的透光能力差,而吸收光的能力却很浓,光学观察设备如望远镜也使不上了。特别是深海中一片漆黑,什么也看不见。探照灯又会暴露自己。而海水的传声能力却比在空气中强得多。声纳技术就应运而生了。声纳机发出一束束不同频率的声音信号,再用特殊设备接受反射信号加以分析,这样就如同安上了蝙蝠的耳朵,周围的情况也就一目了然了。

  超声雷达还可以探测云层。地面设备向云层发射一束束超声波,根据反射时间可以计算出云层高度。再分析回声的频率变化,根据多普勒效应的原理,可以测出云层在空中漂移的速度。因此,声纳技术在它的特殊领域仍占着不可取代的地位。

二、超声波在医学中的应用

  超声波探测技术开始应用在医学上始于50年代,英国格拉斯哥的唐纳德医SF现,用超声波脉冲通过孕妇腹壁,可以探测到胎儿的情况。

  1955年美国人莱斯科尔首次利用超声波观测人的心脏。这项技术不断改进,特别是在使用了微信息处理机后就更趋于完善。到70年代初,终于形成了一套完整的超声回波描记术。现在超声类诊断器种类很多,其中常见的有A型超声波诊断仪、B型超声波诊断仪器、超声心动图仪等。

  A型超声波诊断仪又称幅度调制型超声仪器。在人体中,水,脂肪和软组织的吸收系数较小,超声束容易穿透,而空气,骨骼和肺组织的吸收系数较大,不容易透过。利用超声波在人体内遇到不同密度组织界面时,部分能量被反射回来形成反射波,根据反射波出现的时间间隔,区分、测量体内不同组织分界面的位置,根据反射波的有无、多少、强度、形态等综合判断疾病。

  A型超声波诊断仪提供了体内器官的一维信息,不能显示整个器官的形状,故常用来测量界面距离和脏器的厚度,如在眼科中探测眼内异物和眼部肿瘤,判断视网膜剥离的性质,测量眼轴的长度等。如下图,表示其工作原理。

  B型超声诊断仪的原理与A型超声波诊断仪相同,但回波信号是用光点的形式显示,显示光点的辉度与回波强度成正比,通过超声扫描回波脉冲电信号在荧光屏上显示出断面图像,称为声像图。所以B型超声诊断仪又称断面显像仪。它所显示的图像具有与人体解剖位置直接对应的特点,所以十分直观,使用方便,诊断正确率高。

  近年来,B型超声显象仪已被用于许多脏器的检查。利用超声多普勒效应来测血流速度的仪器称为多普勒血流仪。由超声发生器发出的超声波通过探头输出进入血管,经血液中红血球的散射回声信号的多普勒频移,可以测量红血球的运动速度,继而得到血流速度。多普勒血流仪可用于了解血液动力学方面的生理病理状况,如心脏运动状况及血管中是否存在栓塞等。

  利用超声的生物效应来ZL某些疾病,称为超声ZL。利用强度较低的超声波的热效应,机械效应等对疾病部位进行“加热”和机械刺激称为超声理疗,主要包括超声按摩超声针灸及超声热疗。利用较强的超声波的剧烈作用来切断破坏某些组织,则称为超声手术,主要有超声碎石和超声手术刀两种。近年来,利用超声ZL疾病愈来愈广,如利用超声激HX卟啉对S180在体移植性肿瘤细胞进行了研究,估计肿瘤细胞生长YZ率。

三、超声波在生活及服务业中的应用

  超声波在生活及服务业中的应用主运用于清洗和消毒。日常生产中,眼镜、首饰都可以用超声波进行清洗,速度快,无损伤,大型的宾馆、饭店用它清洗餐具,不仅清洗效果好,还具有杀灭病毒的作用。

  超声波清洗属物理清洗,把清洗液放入槽内,在槽内作用超声波。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波,在传播过程中,介质的压力作交替变化。在负压区域,液体中产生撕裂的力,并形成真空的气泡。当声压达到一定值时,气泡迅速增长,在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时,液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小,但加速度却非常大,局部压力可达几千个大气压,这就是所谓的空化效应。

  对于瓶类的清洗,是用超声波清洗技术代替原有的毛刷机,它经过翻转注水、超声清洗、内外冲洗、空气吹干、翻转等流程而实现的。金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事。如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波,清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢,能够很快清洗干净。

四、超声波在工业上的应用

  超声波在工业上主要用于检测和测厚。用超声波得到若干信息,获得通信应用,称检测超声。用超声波在介质中的脉冲反射对物体进行厚度测试称超声测厚。检测超声用于超声探测金属、陶瓷混凝土制品,甚至水库大坝,检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。

  超声波测厚是一门成熟的高新技术,它的Z大优点是检测安全、可靠及精度高,而且它可以巡回在运行状态进行检测。超声测厚仪按工作原理分:有共振法、干涉法及脉冲反射法等。

  由于脉冲反射法并不涉及共振机理,与被测物表面的光洁度关系不密切,所以超声波脉冲法测厚仪是Z受用户欢迎的一种仪表。

  超声波测厚仪主要有主机和探头两部分组成。主机电路包括发射电路、接收电路、计数显示电路三部分,由发射电路产生的高压冲击波激励探头,产生超声发射脉冲波,脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收,通过单片机计数处理后,经液晶显示器显示厚度数值,它主要根据声波在试样中的传播速度乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。

  超声波测厚仪,在采用国内外先进技术的基础上,运用单片机技术研制的一种低功耗低下限袖珍式的智能测量仪器,不仅有测量不同材质厚度的仪器,而且有单测钢,超薄型的,同时均可配套高温测厚探头。

  测厚仪应用领域。由于超声波处理方便,并有良好的指向性,超声技术测量金属,非金属材料的厚度,既快又准确,无污染,尤其是在只许可一个侧面可按触的场合,更能显示其优越性,广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况,因此对冶金、造船、机械、化工、电力、原子能等各工业部门的产品检验,对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。

  超声测厚仪仅是超声技术应用的一部分,还有很多领域都可以应用到超声技术。比如超声波雾化、超声波焊接、超声波钻孔、超声波研磨、超声波抛光、超声马达等等。超声波技术将在各行各业得到越来越广泛的应用。

相关文章

超声波检测技术的现状

  当超声波由一种介质入射到另一种介质时,由于在两种介质中的传播速度不同,在异质界面上会产生反射、折射和波型转换等现象。

  

  当波在界面外产生折射时,入射角α的正弦与折射角β的正弦之比,等于入射波在diyi介质中的波速c1与折射波在第二介质中的波速c2之比,即:

顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%