超声波应用原理

超声波焊接原理：

超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。

其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产 。

超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。

新型的15KHz超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE、PP材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。

超声波焊接工艺：

一、超声波焊接：

以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。

二、铆焊法：

将超声波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。

三、埋植：

借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。

一、超声波塑料焊接的相容性和适应性：

热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接 。

热塑性塑料

超声波焊接的

相容性示例图表 A

B

S ABS/

２０１４年２１期　科技一向导　◇科技论坛◇　浅谈超声波定向发声器原理及应用　张淑慧　（大连理工大学辽宁大连１　１６０２４）　【摘要】超声波定向发声，是以无线电调频技术为基础，利用空气的非线性声学效应进行自解调的一项技术。本文对于超声波定向发声器　的原理和构成进行了分析，并依据其特点提出了该项技术的应用范围与前景。　【关键词】超声波；定向发声；应用前景　Ｏ．引言　超声波定向发声器具有定向传播功能，实现声音的定向、定点发　声，满足了人们对声音传播方向、区域等一系列特殊需求。在正对发声　器的方向能够听到正常的音频信号．而在其他方向则听不到声音　同　时还有音量控制、频谱采集和显示等功能．极大程度上为使用者提供　了方便。　１．基本原理　选用超声波作为载波．通过无线电调幅技术．以单频声信号调制超　声波，将可听声音信号调制到超声载波信号之上．并经换能器发射调　幅波，不同频率的超声波在空气中传播的过程中．由于空气的非线性　声学效应，这些信号会发生交互作用和自解调。进而产生频率为原超声　波的和频及差频的新波。【－塔超声波选取合适，那么差频声波则可落在　可听声域。并且由于超声波具有高指向性，因此，在传播过程中相互作　用产生的差频波亦具有高的指向性。　从而实现声音信号的定向传播．　即定向发声；另外还利用等幅超声波和调幅调制超声波干涉原理方式　下，使用普通音频可实现声音定点发声。再结合音量控制和频谱采集　以及显示模块．充分扩展了扬声器的功能。　采用无线电调幅技术．首先将人耳可听见的音频信号调制成超声波　信号，再通过由压电陶瓷材料制成的超声波换能器进行发射、传播。由于空　气的非线ｌ生作用，即可还原得到与原始音频信号相同的人耳可以听到的　声音，而其指向性可以到达与４０ｋＨｚ的超声波信号基本相同的程度，、　２．系统组成　首先是超声波发射部分，包括信号调制、功率放大器和超声波换　能器３部分。其次是测试接收部分，将接收到的信号经传声器、滤波器　进行处理后，可通过示波器及频谱分析仪进行观察测试　【引　因为涉及到高频信号的调制．所以对电路的要求很高．其中关键　部分为：超声波发生电路、调制电路、滤波电路、功率放大电路等。要考　虑到指向性、音频失真度、调制度、调制灵敏度等技术指标。其余的音　量控制、频谱采集及显示等数字电路部分的实现则相对简单　３．适应范围　３．１家居音箱　当我们处于室内时，为避免打扰他人。一般都会使用耳机来听音　乐，而长时间佩戴耳机会危害身体健康．可能出现如耳膜疼痛．听力下　降等问题，而利用本设计为技术基础的音响可显著改善此类状况　３．２多语言报告厅　随着全球化的飞速发展．参与会议的各国人数也随之增加．在语　言的交流上存在一些问题，利用本设计可根据语言使用情况将人员先　分类，对于使用不同的语言种类的参与人员，各分配一个超声波音响．　将翻译后的语言分类传播，即可很好解决这一问题。　３．３交通环保　随着经济的发展，道路上交通工具日益增多，汽车鸣笛声也越来　越严重。这些噪声产生的环境污染．给行人以及周边居民带来了很大　影响。我们可以将超声波定向传播技术应用到汽车鸣笛声的定向发声　上．以此来减小环境噪声　３．４广场活动　现在越来越多的人习惯于饭后到广场散步、跳舞或是进行其他的　文体活动，但是用到的音乐、音响却无形中对于行人和周边住户造成　了困扰．如果可以应用超声波定向传声．则可以针对性地使用音响播　放音乐。避免了嘈杂和相互干扰　３．５晚会现场音效　晚会的音效是舞台整体效果的一部分．很重要。如果可以达到音　聚而不散的效果，会有不同的反响。利用超声波定向发生器定向、定点　传播的特点，可以产生更好的音效．丰富舞台效果。　３．６旅游导游　每逢黄金周时，景区里各旅游团争相奔赴，拥挤喧闹的环境下．清　晰的导游解说变的不可能。如佩戴耳机听解说，会比较麻烦。而超声波　音响可以解决此类问题。定向的传声减少了周围的影响因素．使声音　更加清晰　３．７公安防暴和军事领域　如果发出的声压级足够高，它就是一种新型的声学武器．所发出　的强大声能量将会对敌人造成身体伤害并使其产生极大的心理恐惧　如果用于反恐行动．它可以有效地打击恐怖分子，同时保证人质不受　伤害。利用指向性声源的虚拟声源效应．它还可以用来扰乱敌人的判　断力。　从使用推广范围可见．超声波定向发声器的应用领域十分全面．　这种产品化应用还将使得科技产业同其他产业结合得更为紧密．产业　链不断多元化．最终产生极大的市场需求．市场需求在某种程度上会　为生产和就业带来新的生机．其经济效益是十分可观的　４．结束语　现有的定向扬声器基本是采用聚音罩实现方式．是基于光学原　理，漏音现象严重，不能很好实现定向传播声音。相比之下．本方法基　于通讯原理中的调制原理，实现了音频信号无漏音、高保真、定向、定　点发声。利用通讯中的调制原理以及机械波的叠加原理．对时间和空　间资源的需求合理利用的当下．使得声音所占用的空间少而有效．节　省了更多空间资源　调制技术在当代通讯技术中是十分成熟而容易实现的．特别是调　幅技术，其应用和推广成本和复杂度都很低．能够很快地实现设计的　产品化、应用化。　然而，将音频范围内的信号定向传播．增强了声波的方向性的同　时，也使声波的幅度发生衰减。经测试，在室外空旷环境下效果较好．　而在室内时由于声波的反射等原因．在发声器正方向之外会听到微弱　的声音。　【参考文献】　［１］ＫＵＺＮＥＴＳＯＶＶＰ．Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ａｃｏｕｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｓｏｖｉｅｔ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ　１９７１（１６）．　［２］杜功焕．声学基础［Ｍ］上海科技出版社，１９８１．　［３］刘军．声波定向发射器的原理研究与电路实现．中国人民公安大学学报，２０１１　（上接第１０５页）经济发展，生活便捷上做出更大的贡献。　【参考文献】　［１］袁津生，吴研农．计算机网络安全基础［Ｍ１．北京：人民邮电出版社，２００２．　［２］贾晶．信息系统的安全与保密【Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９９．　２１２　［３］汤子瀛，杨成忠．计算机操作系统［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社　１９８８．　［４］鲁士文．计算机网络原理和网络技术【Ｍ］　Ｅ京：机械工业出版社，１９９６．　［５］鲁智勇，冯超，余辉，唐朝京基于转换模型的网络安全性评估［Ｊ】．通信学报　２０１０．　［６］张晶．信息安全风险分析方法及其应用研究【Ｊ］．

新疆大学课程大作业

题 目： 超声波的原理与应用

姓 名： xx xx

学 院： 电气工程学院

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气xx-x班

完成日期： 2012年11月27日 超声波的原理与应用

概述：

超声波是一种机械波。声的发生是由于发声体的机械振动，引起周围弹性介质中质点的振动由近及远的传播，这就是声波。人耳所能听闻的声波其频率在20～20000Hz之间，频率在20～20000Hz以外的声波不能引起声音的感觉。频率超过20000Hz的叫做超声波，频率低于20Hz的叫做次声波。超声波的频率可以高达911Hz，而次声波的频率可以低达9-8Hz。

早在1830年，F·Savart曾用齿轮，第一次产生24000HZ的超声，1876年F·Galton用气哨产生30000Hz 的超声。1912年4月10日，泰坦尼克号触冰山沉没，引起科学界注意，希望可以探测到水下的冰山。直到第一次世界大战中，德国大量使用潜艇，击沉了协约国大量舰船，探测潜艇的任务又提到科学家的面前[1]。当时的科学家郎之万和他的朋友利用当时已出现的功率很大的放大器和石英压电晶体结合起来，能向水下发射几十千赫兹的超声波，成功的将超声波应用到实际中。

现在，超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。例如：在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群和冰山，可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。在检测中，利用超声波检测固体材料内部缺陷、材料尺寸测量、物理参数侧量等。在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描和血流速度的测量等。

超声波工作原理

这次做机器人用到了超声波，才开始看它的工作原理，感觉还很简单，但是调试到最后，发现了很多问题，该碰到的都碰到了。赶紧写出来分享给大家。

先把超声波的工作原理贴出来：

超声波电机的原理与应用周传运 超声波电机(UltrasonicMotor,USM)是国外近

20年发展起来的一种新型电机。事实上

,在超声波

电机问世之前

,已有以压电效应驱动的电机

,但其频

率并不局限于超声波范围。早在

1948年

,威廉和布

朗就申请了“压电马达”的美国专利

;1964年

,前苏

联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机

;1970

～

1972年

,西门子公司和松下公司发明了压电步进

电机

,不过因无法达到较大的输出转矩而没能实际

应用。

1980年

,日本的指田年生研制成超声波压电

电动机(即现代意义上的超声波电动机)

,克服了传

统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷

,使压

电电动机进入工业实用阶段。

一、超声波电机的原理和结构

超声波电机的原理　超声波电机利用压电材料

的逆压电效应①

产生超声波振动

,把电能转换为弹

性体的超声波振动

,并把这种振动通过摩擦传动的

方式驱使运动体回转或直线运动。超声波电机没有

磁极和绕组

,它一般由振动体②

和移动体③

组成

,为

了减少振动体和移动体之间相对运动产生的磨损

,

通常在二者间加一层摩擦材料。当在振动体的压电

陶瓷(

PZT)上施加

20KHz以上超声波频率的交流

电压时

,逆压电效应能够在振动体内激发出几十千

赫的超声波振动

,使振动体表面起驱动作用的质点

形成一定运动轨迹的超声波频率的微观振动(振幅

一般为数微米)

,如椭圆、李萨如轨迹等

,该微观振动

通过振动体和移动体之间的摩擦作用使移动体沿某

一方向做连续宏观运动。因此

,超声波电机是将弹

性材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成

转子或滑块的宏观运动。根据这一思想

,日、德等国

近几年相继研发出多种超声波电机

,如环形行波

USM、步进

USM、多自由度

USM等

,且行波型

USM已有较成熟的设计。下面以行波型

USM的

旋转说明其工作原理。

行波型

USM要旋转

,需具备两个条件

:与转子

相接触的定子表面质点须做椭圆运动

,定子、转子之

间的接触面须有摩擦力。图

1中的弹性体为定子

,

其上部为转子

,定子、转子间夹一层摩擦材料。摩擦