不同的标准可将超声波传感器分为不同类型。根据结构的不同,分为直探头、斜探头、双探头、表面波探头、聚焦探头、水浸探头、空气传导探头以及其他专用探头等。根据工作原理的不同,超声波传感器分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种。在检测技术中主要采用压电式。
压电式利用压电材料的逆压电效应制成超声波发射头,利用压电效应制成超声波接收头。在实际应用中,有时候用一个换能器兼做发射头和接收头,称为单探头。将发射头和接收头单独组合,构成双探头。单探头按工作方式分为直探头和斜探头。
(一)直探头
直探头,它是用来发射和接收纵超声波的。直探头主要由压电晶片、吸收块、保护膜等组成,其结构如图4-3所示。压电片多制成圆板形,其厚度与固有频率成反比。例如,厚度为1mm晶片的自然频率约为1.89MHz;厚度为0.7mm晶片的自然频率约为2.5MHz。在压电片下粘一层保护膜会避免压电片与被测物体因接触而磨损,但这样会降低固有频率。为了避免电振荡脉冲过后压电片因惯性作用继续振动,而延长超声波的脉冲宽度,导致分辨力下降,所以增加了阻尼块,用于吸收声能。
(二)斜探头(www.xing528.com)
斜探头,它是用来发射和接收横超声波的。与直探头不同的是,它将压电片产生的纵波经波导楔以一定的角度斜射到被测物体表面,利用纵波的全反射,转换为横波进入物体。若把直探头放入液体中,使纵波倾斜入射到被测物体,也能产生横波。当入射角增大到某一角度,使物体中的横波的折射角为90°时,在物体上产生表面波,从而形成表面波探头。其实,表面波探头是斜探头的特殊情况。
(三)双探头
双探头,是在一个探头内装有2块压电片,分别用于发射和接收,因此又称为组合式探头。它适用于近距离探测,因为探头内安装了延迟块,使得超声波会延迟一段时间才进入物体。
图4-3 压电式超声波传感器的结构
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