超聲波風傳感器#統一部署《氣象設施》

　　超聲波風傳(chuan) 感器#統一部署《氣象設施》초음파풍센서 #기상시설 일괄배치超聲波傳(chuan) 感器是利用超聲波的特性，將超聲波信號轉換成電信號的傳(chuan) 感器。在講述超聲波傳(chuan) 感器之前，我們(men) 先來了解一下超聲波。

　　聲波是一種能在氣體(ti) 、液體(ti) 、固體(ti) 中傳(chuan) 播的機械波。聲波按頻率可分為(wei) 次聲波、聲波和超聲波。

　　聲波頻率在 16Hz-20kHz 之間,是能為(wei) 人耳所聞的機械波;次聲波就是頻率低於(yu) 16 Hz 的機械，而波超聲波則是頻率高於(yu) 20kHz的機械波 。

　　超聲波的特性是頻率高、波長短、繞射現象小。特性是方向性好，且在液體(ti) 、固體(ti) 中衰減很小，穿透本領大，碰到介質分界麵會(hui) 產(chan) 生明顯的反射和折射，因而廣泛應用於(yu) 工業(ye) 檢測中。

　　超聲波的傳(chuan) 播速度：超聲波通常有縱波、橫波及表麵波，他們(men) 的傳(chuan) 播速度，取決(jue) 於(yu) 介質的彈性常數及介質密度。氣體(ti) 和液體(ti) 中隻能傳(chuan) 播縱波，氣體(ti) 中聲速為(wei) 344m/s，液體(ti) 中聲速為(wei) 900-1900m/s。在固體(ti) 中，縱波、橫波和表麵波三者的聲速成一定關(guan) 係。通常可認為(wei) 橫波聲速為(wei) 縱波聲速的一半，表麵波聲速約為(wei) 橫波聲速的90% 。

　　超聲波在介質中傳(chuan) 播時，隨著傳(chuan) 播距離的增加，能量逐漸衰減。能量的衰減決(jue) 定於(yu) 超聲波的擴散、散射和吸收。

　　以超聲波作為(wei) 檢測手段，能產(chan) 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(chuan) 感器。

　　超聲波傳(chuan) 感器性能指標

　　超聲波傳(chuan) 感器的主要性能指標，包括;

　　(1)工作頻率。

　　工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩(liang) 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。

　　由於(yu) 壓電材料的居裏點一般比較高，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(chan) 生失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的製冷設備。

　　(3)靈敏度。

　　主要取決(jue) 於(yu) 製造晶片本身。機電耦合係數大，靈敏度高;反之，靈敏度低。

　　工作原理

　　超聲波傳(chuan) 感器按其工作原理，可分為(wei) 壓電式、磁致伸縮式 、電磁式等，以壓電式為(wei) 常用。

　　※壓電式超聲波傳(chuan) 感器

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

　　根據正、逆壓電效應的不同，壓電式超聲波傳(chuan) 感器分為(wei) 發生器(發射探頭)和接收器(接收探頭) 兩(liang) 種，根據結構和使用的波型不同可分為(wei) 直探頭、表麵波探頭、蘭(lan) 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。

　　超聲波風傳(chuan) 感器是利用逆壓電效應的原理將高頻電振動轉換成高頻機械振動，從(cong) 而產(chan) 生超聲波。當外加交變電壓的頻率等於(yu) 壓電材料的固有頻率時會(hui) 產(chan) 生共振，此時產(chan) 生的超聲波*。壓電式超聲波傳(chuan) 感器可以產(chan) 生幾十千赫到幾十兆赫的高頻超聲波，其聲強可達幾十瓦每平方厘米。

　　超聲波風傳(chuan) 感器是利用正壓電效應原理進行工作的。當超聲波作用到壓電晶片上引起晶片伸縮，在晶片的兩(liang) 個(ge) 表麵上便產(chan) 生性相反的電荷，這些電荷被轉換成電壓經放大後送到測量電路，後記錄或顯示出來。壓電式超聲波接收器的結構和超聲波發生器基本相同，有時就用同一個(ge) 傳(chuan) 感器兼作發生器和接收器兩(liang) 種用途。

　　典型的超聲波風傳(chuan) 感器結構主要由壓電晶片、吸收塊(阻尼塊)、保護膜等組成。壓電晶片多為(wei) 圓板形，超聲波頻率與(yu) 其厚度成反比。壓電晶片的兩(liang) 麵鍍有銀層，作為(wei) 導電的板，底麵接地，上麵接至引出線。為(wei) 了避免傳(chuan) 感器與(yu) 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膜。吸收塊的作用是降低壓電晶片的機械品質，吸收超聲波的能量。