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声波探测仪的工作原理
导语：声波探测仪的工作原理是什么?著名物理学家，麻省理工学院博士大卫·席思(DavidCist)创造性地将雷达超宽频技术(UWB)应用于平安救生领域，从而为该领域带来一项革命性的新技术。
雷达信号发送器连续发射电磁信号，对一定空间进展扫描.，接收器不断接收反射信号并对返回信号进展算法处理。
假如被探测者保持静止，返回信号是一样的。
假如目的在动，那么信号有差异。
通过对不同时间段承受的信号进展比拟等算法处理，就可以判断目的是否在动。
由于呼吸的频率较低，一般每分钟16次，就可以把呼吸运动和其他较高频率的运动区分开来。
测挪动的原理也大致是这样。
超视平安系统公司的天线是美国航空航天局(NASA)指定的两种火星探测器地质雷达天线之一，可以非常敏锐地捕捉到非常微弱的运动，加上功能强大的算法处理，是平安救生部门最好的帮手。
一个发送超宽频信号的发送器
一个侦测接收返回信号的接收器
一台用于读入接收器的信号并进展算法处理的
传感器包含了可编程的固件。
传感器产生的信号通过无线传输传送给掌上电脑(PDA控制器)进展显示。
传感器和控制器有各自互相独立的电源。
超声波检测试验1 超声波检测原理超声波检测技术是近年来发展非常迅速的一项新技术，它在岩土体的检测中也得到了广泛地应用。
它在岩土体检测中应用的基本原理是用人工的方法在岩土介质和结构中激发一定频率的弹性波，这种弹性波以各种形式在材料和结构内部传播并由接收仪器接收。
由于介质的弹性模量、泊松比与介质的波速直接相关，而介质内的应力、应变、强度等物理力学参数与介质的弹性模量、泊松比有关，所以可以通过分析研究接收和记录下来的波动信号来评估岩土介质和结构的物理力学参数，了解它们的内部缺陷。
由于超声波检测与其它检测方法相比具有轻便、灵活、可以大范围检测等一系列优点，因而在水利、矿业、交通、铁道、市政等地下工程中得到广泛地应用。
1.1 超声脉冲穿透法检测原理室内超声波检测采用超声脉冲穿透法（又叫透射法），它是将发射探头和接收探头分别置于试样的两个相对面上，根据接收探头接收的超声波来评价试样的声学特性。
我们室内检测采用的超声波检测仪是中国科学院武汉岩土力学研究所研制的RSM-SY5型智能超声波检测仪，检测方法如图1所示。
超声波在试样中传播的波速可以通过穿过试样的波形（如图2所示）来计算。
从图2的波形可以通过超声波的起跳点来确定超声波在试样中传播的时间T∆（单位为μs）。
设试样的长度为L（单位为mm），则超声波的波速V（单位为m/s）为：T LV∆⨯=1000图1室内超声波检测示意图起跳点图2 检测波形1.2 一发双收检测原理一发双收换能器由一个发射换能器和两个接收换能器组成，发射换能器位于上端，接收为实测距离，该间距换能器位于下端，三者的相对位置固定。
以两个接收换能器的间距L的大小取决于对被测对象要求研究的详细程度，而不象“单发单收”那样受限制。
但发射换能器和第一个接收换能器之间的距离则仍遵循“单发单收”法的要求。
从发射换能器发射出的超声波，通过井液，产生沿井壁滑行的折射波，在到达各接收换能器时被接收换能器接收。
两个接收换能器接收的超声波的时间差为T ∆，则超声波穿透井壁岩土体的纵波波速可由下式求得：TLV p ∆∆=2 试验仪器2.1 超声波检测仪超声波检测仪是超声波检测系统最重要的组成部分，它由发射系统和接收系统两部分组成。
四、声现象在科技中的应用教学目标一、知识与技能1.知道什么是超声波,了解现代技术中与超声波有关知识的应用。
2.从收集的信息中了解次声波的一般特点，了解次声波的应用和危害性。
二、过程与方法通过观察、参观或看录像等有关的文字、图片、音像资料，获得社会生活中超声波和次声波利用方面的知识。
三、情感、态度与价值观让学生形成科学服务人类的意识。
教学重点超声波、次声波、语音识别技术在生活中的利用。
教学难点超声波、次声波的特征与应用的联系。
教具准备多媒体课件等。
新课引入播放蝙蝠利用超声波捕食的视频，提出问题：你知道蝙蝠是如何捕食的吗？由此引入课题。
教学过程知识点一超声波1．让学生阅读教材第93页“超声波”的内容。
2．播放声呐探测鱼群的视频，呈现B超检查人体和超声波加湿器的图片。
3．让学生思考、讨论：什么是超声波？超声波有哪些特点？超声波有哪些应用领域？教师总结：超声波：频率高于0Hz的声波。
(超声波的应用主要有两方面：一是传递信息，二是传递能量)特点：频率高、波长短，对液体和固体的穿透本领强，容易会聚成一束定向发射。
另外，超声波沿直线传播，传播距离较远，且不易被吸收。
主要用途：1．声呐——超声定位，超声测距。
探测海洋深度、鱼群、敌方潜艇和礁石的位置。
2．超声测速仪——测定运动物体的速度。
3．B超——检查人体。
4．超声波清洗器——清洗钟表，眼镜片，牙齿。
5．超声粉碎机——击碎并除去人体内的结石。
6．超声焊接——使塑料焊接处摩擦生热，从而黏合在一起。
知识点二次声波学生阅读教材第94页“次声波”的内容。
教师总结：次声波：频率低于20Hz的声波。
特点：频率低，在空气中传播的距离远，破坏性大，不容易被吸收。
主要用途：1．检测风暴和火山，发出警报。
2．监视探测大气、天气的情况。
3．检测确定核爆炸的强度和位置。
知识点三语音识别阅读教材第95页“语音识别”的内容，播放机器人图片。
让学生思考、探讨语音识别技术的应用。
定义：让机器把语音信号转变为相应的文本或命令的技术。
第四节声现象在科技中的应用答案：（1）洗尘（2）直线（3）频率（4）慢（5）平衡1．超声波振动频率大于20 000 Hz的声音叫做超声，它能穿透几米厚的金属板，具有与声波一样的传播速度。
如果你在漆黑的屋子里行走，你很容易会碰到墙壁和家具，然而蝙蝠却可以在黑暗中飞行而不会碰到任何东西。
这是因为蝙蝠能够使用回声定位法确定飞行路线及寻找食物。
蝙蝠飞行时，发出频率高达100 000 Hz的声音脉冲，并能够接收回音。
借助这个本领，蝙蝠可以辨别是否会撞上某个物体。
蝙蝠采用的方法叫做回声定位。
根据回声定位的原理，科学家发明了声呐，利用声呐系统，人们可以测量水的深度、定位沉没的失事船舶、寻找鱼群，或者定位远航的船只（如图所示）。
由于超声具有方向性好、几乎沿直线传播、容易发生反射的特点，根据这一特点还可以利用超声雷达探测物体的位置。
【例1】下列实例中，利用超声波回声定位的是（）A．夜深人静的时候说话特别响亮B．雷雨时人们总是先看到闪电后听到雷声C．蝙蝠利用超声波捕捉昆虫D．渔民利用声呐技术探测鱼群解析：回声定位是声波传递信息的一个应用，是人们模仿蝙蝠的捕食方法而采用的一种利用超声波的反射来确定目标位置、距离和大小的方法。
所以选项A、B中的声音是我们听到的声音，不是超声波，所以不属于回声定位；选项D中的声呐技术所依据的原理也是蝙蝠的回声定位。
正确的选项为C、D。
答案：CD2．次声波（1）次声波有如下特点：次声的频率很低，波长很长，传播的距离很远，次声的传播过程中能量损失慢，有“预警”的作用，次声具有很强的穿透力。
（2）次声波的来源：自然界中，火山爆发、地震、风暴等都能产生次声波；核爆炸、导弹发射等也能产生次声波。
（3）次声波的危害，能使机器设备破裂、飞机解体、建筑物遭到破坏；在强次声环境中，人的平衡器官的功能将受到破坏，会产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命。
（4）防止次声波的危害：次声的破坏性强，危害性大，但人耳却无法直接听见，所以在生产等活动中要尽量防止次声波的产生，尽量远离次声源。
声波探测技术在海底资源勘探中的应用海底资源勘探是一个涉及多个领域的复杂过程，其中一项关键技术就是声波探测。
声波探测利用声波在水中的传播特性，通过接收器检测反射回来的声波信号，从而获得海底地形和地质信息。
它在海底能源、资源勘探和环境保护等领域都有广泛的应用。
本文将就声波探测技术在海底资源勘探中的应用进行分析和阐述。
一、声波探测技术概述声波探测技术是一种利用声波传播特性探测物体、测量距离和深度的技术。
在海底资源勘探中，声波探测主要通过声学波束技术和反射法测量海底地形和地质信息。
声学波束技术是指通过向不同方向发射独立的声波束，来探测目标位置和性质的技术。
反射法则是指利用声波在不同介质间反射时的特性，来测量介质界面的位置和形态的探测方法。
二、声波探测技术在海底地形测量中的应用海底地形测量是海底资源勘探的重要环节，声波探测技术在其中发挥着重要作用。
在海洋中，声波传播速度比较稳定，且速度高达1500米/秒以上，因此利用声波探测可以快速高效地获取研究对象的三维空间信息。
声波测深仪是海洋地形测量中常用的装置。
测深仪通过发射单波长声波，并接收反射回来的声波信号来测量水深。
测深仪的探测精度高、测量速度快、大气依赖性小，因此被广泛应用于海洋地形测量。
三、声波探测技术在海底地质勘探中的应用声波探测技术不仅可以用于海底地形测量，还可以用于海底地质勘探。
海底地质勘探是为了寻找海洋资源和了解海洋环境状况，因此对海底构造、沉积历史和地质构造等方面都进行了较广泛的研究。
在海底地质勘探中，声波探测技术广泛运用于研究海底沉积物的类型、分布和厚度。
声波反射法在海洋地质中已经成为一种必不可少的勘探手段。
声波反射法主要是利用声波在不同介质间反射时发生折射和反射的特性来分析海底地质构造和沉积历史。
另外，声学成像技术也是一种常用的海底地质勘探方法，该技术可以在水下高分辨率地图上显示出被勘探对象的图像，可以有效地确定水下地质构造，并快速高效地发现海洋资源。
声波在船舶探测和导航中的应用声波是通过物质中的压力波动传播的一种机械波，它在船舶探测和导航中扮演着非常重要的角色。
声波信号的传播和接收可以帮助船只准确地定位和识别周围环境中的障碍物和水文特征，因此在船舶探测和导航中被广泛应用。
本文将介绍声波在海洋探测、测量和导航中的应用和特点。
一、声波探测船舶在航行中需要了解周围环境中的障碍物、海底地形等信息，以确保航行的安全。
声波探测是一种非常有效的方法，它可以通过测量声波信号的反射和回声时间来检测周围环境中的物体和障碍物。
这种方法被广泛应用于海洋测量和探测工作中，如深度测量、海底地形测绘、鱼群探测等。
在声波探测中，船只会发射一个高频的声波信号，声波信号会在水中以固定的速度传播，当声波信号遇到水中的障碍物或底部时，就会发生反射，反射的声波信号会返回到船上的声呐探头上。
船员可以通过测量反射声波信号的回声时间和强度来推断周围环境中的物体和障碍物的位置、形状和大小。
声波探测技术的主要优势是它能够高效地在大范围的水域中进行海洋探测和测量工作。
同时，它所需要的设备和技术相对简单，成本低廉，因此被广泛应用于海事、水利和环保等领域。
但是，声波传播的速度和受到水温、盐度、水动力等环境因素的影响，可能导致探测结果的误差和不确定性，因此需要进行适当的修正和校准。
二、声波导航声波导航是一种基于声波传播的定位和导航技术，它可以帮助船员定位船只的位置并规划安全的航线。
它主要依靠声波信号的反射和传播来确定船只的位置和周围环境中的障碍物位置，从而帮助船员决策和规划航线。
在声波导航中，船只会通过声波信号来判断船只与周围环境中障碍物之间的距离和方向。
船员可以根据测量结果来调整船只的航向和速度，避免与周围环境中的障碍物碰撞。
此外，声波导航还可以用于定位和追踪水下设备、导航水下作业等。
声波导航技术的优势在于它可以帮助船员准确定位船只和周围环境中的物体，避免船只与障碍物之间的碰撞。
同时，它也可以用于长距离的传输和通信，如海底电缆的布设和维护等。
声波探测器原理
声波探测器原理是通过发射声波并测量其传播和反射来检测目标物体的方法。
声波是一种机械波，它能在固体、液体和气体中传播。
声波探测器通常使用超声波，即频率高于20kHz的
声波。
声波探测器主要包括发射器、接收器和信号处理系统。
发射器会产生超声波信号，并将其发送到探测区域。
超声波信号在传播过程中会与遇到的物体发生相互作用，有一部分信号会被目标物体反射回来。
接收器会接收到反射回来的声波信号，并将其转换为电信号。
接收器通常是由一个压电晶体构成，当受到声波作用时，晶体会产生电荷，在压电晶体两个表面上产生电压信号。
信号处理系统会将接收到的电信号放大和滤波，然后进行数字化处理。
通过分析声波信号的幅度、时间和频率等特征，可以得到目标物体的相关信息，如距离、形状和构成等。
声波探测器的原理基于声波在不同介质中传播速度不同的特性。
根据声波在目标物体表面的反射特性，可以确定目标物体的位置、形状和表面特征。
声波探测器广泛应用于医学、工业、海洋勘探等领域，如超声医学影像、非破坏检测和水下探测等。
超声波探测原理
超声波探测原理是利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性来实现物体探测和成像的技术原理。
超声波是一种机械波，其频率通常高于20kHz，超出了人耳的听觉范围。
超声波探测的原理可以分为发送和接收两个过程。
发送超声波的过程中，超声波发生器产生高频电信号，经过放大后驱动超声换能器产生超声波信号。
超声波信号经过传输介质（通常是液体或固体）传播到目标物体。
超声波到达目标物体后，在物体表面产生反射、散射和透射。
其中，反射波是超声波在介质边界发生反射而返回的波，散射波是超声波在物体表面或内部发生散射而传播的波，透射波是超声波穿过物体继续向前传播的波。
接收超声波的过程中，超声换能器变成接收器，将接收到的超声波信号转化为电信号，经过放大和滤波等处理后输入到接收信号处理系统。
在接收信号处理系统中，可以利用超声波的传播速度和时间关系来计算出超声波的传播路径，从而得到物体的位置和形状信息。
常用的方法有时间差法、干涉法、多普勒效应等。
总结来说，超声波探测原理是利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性来实现物体探测和成像。
通过发送和接收超声波
信号，并经过适当的信号处理，可以得到目标物体的位置和形状等信息。
声学探测方案前言声学探测是一种利用声波在介质中传播的特性，通过接收和分析声波的反射、传播和散射等信息来获得目标的位置、速度和特征的技术。
声学探测广泛应用于海洋勘测、地震监测、无线通信、声纳导航等领域。
本文将介绍声学探测的基本原理和常用的声学探测方案。
声学探测基本原理声学探测基于声波在介质中的传播特性。
当声波遇到介质界面时，根据介质的性质会发生反射、折射和透射等现象。
通过接收和分析反射、折射和透射声波的幅度、频率、相位等特征，可以推测目标的位置、速度和特征。
声学探测方案1. 声纳探测声纳探测是一种利用声波在水中传播的特性来进行目标探测和定位的技术。
声纳探测通过发送声波信号并接收回波信号，根据回波信号的幅度、频率、相位等特征来确定目标的位置、速度和特征。
声纳探测广泛应用于海洋勘测、水下通信、潜艇探测等领域。
声纳探测可以分为活动式声纳和被动式声纳两种类型。
•活动式声纳：通过发送声波信号来探测目标。
活动式声纳通常包括一个发射器和一个接收器。
发射器发出的声波信号在水中传播，并在目标上发生反射。
接收器接收到反射的声波信号，并进行分析和处理，得到目标的位置、速度和特征。
•被动式声纳：通过接收外界环境中的声波信号来探测目标。
被动式声纳通常只包括一个接收器。
接收器接收到来自目标及周围环境的声波信号，并进行分析和处理，得到目标的位置、速度和特征。
被动式声纳具有隐蔽性强的优点，适用于海洋、水下等环境下的目标侦测和监测。
2. 地震探测地震探测是一种利用地震波在地球内部传播的特性来获取地下结构信息的技术。
地震波包括纵波（P波）和横波（S波）。
当地震波遇到地壳、地幔和地核的界面时，会发生反射、折射和透射等现象。
通过接收和分析地震波的反射、折射和透射信号，可以推测地下构造的分布、性质和厚度等信息。
地震探测通常采用地震仪进行观测。
地震仪能够感应地震波的振动，并将振动信号转化为电信号。
地震仪通常包括传感器、放大器和记录设备等部分。
声学探测方案1. 概述声学探测是一种利用声波进行目标探测、定位和识别的技术。
广泛应用于海洋、航空、生物、环境等领域。
本文将介绍声学探测的基本原理、应用领域以及不同方案的比较。
2. 基本原理声学探测利用声波在介质中的传播特性进行目标探测。
根据声波的传播方式，可以分为远场探测和近场探测两种情况。
2.1 远场探测远场探测是指声源与接收器之间的距离较大的情况。
在远场探测中，声波在传播过程中会经历折射、衍射等现象，这些现象会导致声波的传播路径发生改变。
远场探测常用于海洋探测、地震勘探等领域。
2.2 近场探测近场探测是指声源与接收器之间的距离较小的情况。
在近场探测中，声波的传播路径相对直线，并且受到目标物体的反射、散射等效应的影响较大。
近场探测通常用于医学成像、无损检测等应用。
3. 应用领域声学探测在多个领域都有广泛的应用。
3.1 海洋探测声学探测在海洋探测中起着重要作用。
通过发送声波信号，并根据接收到的回波信号分析水下目标的特征，可以实现对海底地形、海洋生物、水下设施等进行探测和监测。
3.2 航空领域声学探测在航空领域也有着重要应用。
例如，利用声音波动在大气中的传播特性，可以实现航空器定位、航空通信、气象探测等功能。
3.3 生物医学声学探测在生物医学成像中的应用也十分广泛。
例如，超声波成像利用声波在人体组织中的传播，可以实现对人体内部结构的成像和检测。
3.4 环境监测声学探测还可以应用于环境监测中。
例如，通过对城市噪音的探测，可以实时监测城市环境的噪音污染程度，为城市规划和环境保护提供参考依据。
4. 不同方案的比较在声学探测中，存在多种不同的方案，每种方案有其特点和适用场景。
4.1 激光声学激光声学利用激光光束产生超声波，通过检测激光光束的干涉或散射来探测目标。
由于激光的定向性和高频特性，激光声学在高分辨率成像和精确定位方面具有优势。
4.2 超声波成像超声波成像利用超声波在物体中的传播和反射特性，通过对接收到的回波信号进行处理，可以重构出目标的内部结构。
