气电式传感器.

L F1：t1 = v + c sin L F2：t 2 = c sin －v
在t1、t2时间内，分别对频率为f0的脉冲进行计数， 记得脉冲数为N1、N2：
N1 = f 0t1
1 f 0 v + c sin f1 = = = t1 N1 L
N2 = f 0t2
f 0 c sin －v 1 f2 = = = t2 N 2 L
③ ①
②
④
1、管道 2、进气喷嘴 3、压力表
pg
pc ⑥
⑤ Z
4、气室 5、测量喷嘴 6、工件 Pg—工作压力；Pc—测量压力；
Pg PC 4ad 1 （ 2 Z )2 d1
a—流量系数；
d—测量喷嘴直径； d1—进气喷嘴直径；
特性曲线：
Pg
Z
线性度取决于进气喷嘴直径的大小
第十章 其他传Hale Waihona Puke Baidu器
• 当外加交变电压频率等于晶片的固有频率时， 产生共振，这时产生的超声波最强。——共振 • 压电效应换能器可以产生几十千赫兹到几十兆 赫兹的高频超声波。
压电材料的 固有频率：
(三)、超声波接收器原理
• 在超声波技术中，除了需要能产生超声波的发生 器以外，还需要能接收超声波的接收器。 • 一般的超声波接收器是利用超声波发生器的逆效 应而进行工作的。 • 压电式超声波接收器是利用正压电效应进行工作 的。它的结构和超声波发生器基本相同，有时就 用同一个换能器兼做发生器和接收器两种用途。
1、超声波的波型分类 • 超声波的传播波型主要可分为纵波、横波、 表面波等几种。
振动方向和波 的传播方向一 致。能在固体、 液体和气体中 传播。 振动方向和波 的传播方向垂 直。只能在固 体中传播。
表面波 • 质点的振动介于横波与纵波之间，沿着表 面传播的波。表面波随深度增加衰减很快。 表面波振动轨迹是椭圆型，在固体表面传 播。
v + c sin c sin －v f = f1－f 2＝ － L L f0 f0 f（ 2v 0 N1－N 2） ＝ = － = L N1 N 2 N1 N 2
Lf（ 0 N1－N 2） v＝ 2 N1 N 2 SLf （ 0 N1－N 2） （N1－N 2） 流量q = vS＝ =k 2 N1 N 2 2 N1 N 2
2、振弦式沉降仪
• 运用：用于测量和控制纵 向运动，水坝和河堤沉降； 建筑地基和储油罐的沉降 和隆起；海填埋的施工控 制；桥墩和桥拱座的沉降； 掩埋场的监测；
二、超声波式传感器
(一)、超声波物理基础 • 频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。 它的指向性很好，能量集中，因此穿透本 领大，能穿透几米厚的钢板，而能量损失 不大。在遇到两种介质的分界面（例如钢 板与空气的交界面）时，能产生明显的反 射和折射现象。
磁钢和线圈
i
对已定传感器：
f (F )
支点 弦
l
活动支点
f F
• （二）、振弦式传感器的应用 振弦式混凝土表面应变 计
※
运用：测量混凝土表面的
应变，主要设计用于安装 到混凝土结构上，如:混凝 土结构、桩；梁；桥；锚 筋；隧洞衬砌；吊索。在 混凝土结构上以及使用区 间有限的部位仅需一个小 截面即可安装。
• 一、振弦式传感器--谐振式传感器 • 弦乐器和乐鼓改变弦的粗细和长度，或改 变鼓皮的张紧度和厚度，就可改变它们的 发声频率。
（一）、工作原理
顾名思义，传感器的敏感元件是一根张紧的金属丝，称为 振弦。在电激励下，振弦按其固有频率振动。改变振弦的 张力F，可以得到不同的振动频率f，即张力与谐振频率成 单值函数关系。
第九章 气电式传感器
根据气动测量原理， 将被测量的变化转换成 气压变化或气体流量变化信号
第一节 气动测量的原理 第二节 气动侧头 第三节 压力式气电传感器
自学
第一节 气动测量的原理
• 一、气动测量原理分类 1、压力式气动测量原理
压力式气电传感器
2、流量式气动测量原理
流量式气电传感器
• 二、压力式气动测量原理
空气超声探头
• 以空气为传导介质的超声探头。锥形共振盘：提高发生效率； 阻抗匹配器：提高接受效率。
a） 超声发射器 b）超声接收器 1—外壳 2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片 6—阻抗匹配器 7—超声波束 5—引脚
(四) 应用
• 1、超声波流量计
L F1：t1 = v + c sin L F2：t 2 = ＝ 90－ c sin －v
超声波流量计现场使用
＝90－
F1发射的超声波先到达 T1
测量流量原理 • 时间差法测量流量原理：在被测管道上下 游的一定距离上，分别安装两对超声波发 射和接收探头（F1，T1）、（F2，T2），其 中F1，T1的超声波是顺流传播的，而F2，T2 的超声波是逆流传播的。由于这两束超声 波在液体中传播速度的不同，测量两接收 探头上超声波传播的时间差t，可得到流 体的平均速度及流量。
• 2、 超声波的反射和折射
在两界面处，声波的传输与光传输类似，符合反射定律 和折射定律。 超声波的频率越高，特性越与光波相似.
(二)、超声波发生器原理
y
• 压电晶体： • 压电效应、逆压电效应
电致伸缩效应
逆压电效应
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在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩 振动，而产生超声波，如图所示。
– 逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动， 以产生超声波，可做为发射探头。 – 利用正压电效应则将接收的超声振动转换成电 信号，可作为接收探头。
超声波探头中的压电陶瓷芯片
将数百伏的超声电脉冲加到压电晶片上，利用逆压 电效应，使晶片发射出持续时间很短的超声振动波。 当超声波经被测物反射回到压电晶片时，利用压电 效应，将机械振动波转换成同频率的交变电荷和电 压。
压 电 晶 体 测 量 电 路
超声波
Δ超声波探头
• 为了以超声波作为检测手段，必须产生超 声波和接收超声波。完成这种功能的装置 就是超声波传感器，习惯上称为超声波换 能器，或超声波探头。
• 1、超声波测距原理：
– 超声波发射探头发出的超声波脉冲在介质中传 到相介面经过反射后，再反回到接收探头。
2、超声波探头材料 • 常用的材料：压电晶体和压电陶瓷，这种 探头统称为压电式超声波探头。 • 工作原理：利用压电材料的压电效应。