超聲波風(fēng)傳感器#統(tǒng)一部署《氣象設(shè)施》?????? #???? ????超聲波傳感器是利用超聲波的特性，將超聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。在講述超聲波傳感器之前，我們先來了解一下超聲波。

　　聲波是一種能在氣體、液體、固體中傳播的機(jī)械波。聲波按頻率可分為次聲波、聲波和超聲波。

　　聲波頻率在 16Hz-20kHz 之間,是能為人耳所聞的機(jī)械波;次聲波就是頻率低于16 Hz 的機(jī)械，而波超聲波則是頻率高于20kHz的機(jī)械波 。

　　超聲波的特性是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小。特性是方向性好，且在液體、固體中衰減很小，穿透本領(lǐng)大，碰到介質(zhì)分界面會產(chǎn)生明顯的反射和折射，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測中。

　　超聲波的傳播速度：超聲波通常有縱波、橫波及表面波，他們的傳播速度，取決于介質(zhì)的彈性常數(shù)及介質(zhì)密度。氣體和液體中只能傳播縱波，氣體中聲速為344m/s，液體中聲速為900-1900m/s。在固體中，縱波、橫波和表面波三者的聲速成一定關(guān)系。通?？烧J(rèn)為橫波聲速為縱波聲速的一半，表面波聲速約為橫波聲速的90% 。

　　超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減。能量的衰減決定于超聲波的擴(kuò)散、散射和吸收。

　　以超聲波作為檢測手段，能產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器。

　　超聲波傳感器性能指標(biāo)

　　超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)，包括;

　　(1)工作頻率。

　　工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量大，靈敏度也高。

　　(2)工作溫度。

　　由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不產(chǎn)生失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設(shè)備。

　　(3)靈敏度。

　　主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高;反之，靈敏度低。

　　工作原理

　　超聲波傳感器按其工作原理，可分為壓電式、磁致伸縮式 、電磁式等，以壓電式為常用。

　　※壓電式超聲波傳感器

　　超聲波風(fēng)傳感器是利用壓電材料的壓電效應(yīng)原理來工作的。常用的敏感元件材料主要有壓電晶體和壓電陶瓷。

　　根據(jù)正、逆壓電效應(yīng)的不同，壓電式超聲波傳感器分為發(fā)生器(發(fā)射探頭)和接收器(接收探頭) 兩種，根據(jù)結(jié)構(gòu)和使用的波型不同可分為直探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭、可變角探頭、雙晶探頭、聚焦探頭、水浸探頭、噴水探頭和探頭等。

　　超聲波風(fēng)傳感器是利用逆壓電效應(yīng)的原理將高頻電振動轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動，從而產(chǎn)生超聲波。當(dāng)外加交變電壓的頻率等于壓電材料的固有頻率時會產(chǎn)生共振，此時產(chǎn)生的超聲波*。壓電式超聲波傳感器可以產(chǎn)生幾十千赫到幾十兆赫的高頻超聲波，其聲強可達(dá)幾十瓦每平方厘米。

　　超聲波風(fēng)傳感器是利用正壓電效應(yīng)原理進(jìn)行工作的。當(dāng)超聲波作用到壓電晶片上引起晶片伸縮，在晶片的兩個表面上便產(chǎn)生性相反的電荷，這些電荷被轉(zhuǎn)換成電壓經(jīng)放大后送到測量電路，后記錄或顯示出來。壓電式超聲波接收器的結(jié)構(gòu)和超聲波發(fā)生器基本相同，有時就用同一個傳感器兼作發(fā)生器和接收器兩種用途。

　　典型的超聲波風(fēng)傳感器結(jié)構(gòu)主要由壓電晶片、吸收塊(阻尼塊)、保護(hù)膜等組成。壓電晶片多為圓板形，超聲波頻率與其厚度成反比。壓電晶片的兩面鍍有銀層，作為導(dǎo)電的板，底面接地，上面接至引出線。為了避免傳感器與被測件直接接觸而磨損壓電晶片，在壓電晶片下粘合一層保護(hù)膜。吸收塊的作用是降低壓電晶片的機(jī)械品質(zhì)，吸收超聲波的能量。