2 课题的相关原理

2.1  超声波的特性

声音是和人类的生活息息相关的一种自然现象。声音的频率高于人类的听觉的频率范围时,人们就会听不出声音的存在,这种高频率的声音被称为超声波[4]。人的听觉范围如图2-1所示。

图2-1 人的听觉范围 

超声波的特性有:

(1)束射特性文献综述

由于超声波的频率比较高,超声波可就变的像光一样,能够折射、反射、聚焦,并且符合光学上的各种定律,即超声波在介质表面发生反射时,反射角等于入射角[5]。

(2)吸收特性

声音在介质里传输时,其能量会随着传播距离的增加而减弱,因为介质会吸收声波的一部分能量。对于同一介质,介质的吸收随着声音频率的增加而增加。频率固定的声波在气体中传播时吸收最多,在液体中传播吸收较弱,在固体中最小。

(3)超声波的能量传递特性

超声波之所以可以在各个行业中有着广泛的应用,主要原因是其有很高的功率。当声波在某一介质中传播时,由于声波是振动的波,使得介质中的分子也一起振动,频率和声音频率—样,频率越高,分子运动的速度就越快。分子振动所产生的能量与分子的质量、运动速度的平方有关,因此声音的频率越高,介质中的分子能获得更多的能量。超声波的频率要高出普通声波很多,因此超声波可以让分子获得很大的能量,也就是说,超声波可以提供给物质很大的功率。

(4)超声波的声压特性

超声波射入某物体时,声波的振动作用会使物质分子之间产生压缩和远离的作用,这会使物质所受的压力发生变化。声波振动产生出压力的现象叫声压作用。

2.2  超声波传感器

产生超声波和接收超声波的装置是超声波传感器,习惯上被称为超声波换能器或超声波探头。超声波探头的主要组成是压电芯片,包括发射超声波,也可以接收超声波,低功率超声探头用于检测,它有许多不同的结构,可分为斜探头、直探头、表面波探头,Lamb波探头,双探头[6]。

超声波探头的核心是一块压电晶片的塑料护套或金属护套。构成芯片的材料有很多。由于该芯片的大小,例如具有不相同的直径和厚度,因此,每个探头都有不同的性能,我们使用时需要清楚地理解探头的性能参数。

超声波探头的主要性能指标:

(1)工作频率。压电芯片的共振频率就是超声波传感器的工作频率。当给芯片两端加的电压频率和晶片的共振频率一致时,传感器的灵敏度达到最高。

  (2)工作温度。因为压电材料的磁性转变点一般是比较高的,尤其是当使用较小功率的超声波接收发射头来诊断,因此工作温度是比较低的,可以无故障工作很长一段时间。医疗超声接收发射头的工作温度相对较高,需要制冷装置控制其温度。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

  (3)灵敏度。芯片的机电耦合系数越大灵敏度就越高。

为了研究和利用超声波,它已被设计和制造的多种类型的超声波发生器,总体而言,超声波发生器可以大致分为两类:一类是超声波电气机械方式产生超声波。包括压电,磁致伸缩式和电动式,机械的加尔系统笛,口哨液体和气体流量旋笛[7]。它们所产生的超声波的频率,功率和声学特性不相同,因而使用也不相同。更常见的是压电式超声波发生器。    

上一篇:VC++光电图像成像质量评价技术研究
下一篇:斜入射光束在生物组织中传输的数值模拟

AT89C51单片机的简易脉搏测量系统设计+电路图

AT89C51单片机IIC总线的监控...

STC89C51单片机多功能数字频率计的设计+电路图

STC90C516单片机家用照明智能控制系统的设计

STC89C52单片机汽车倒车防撞报警器的设计

STM32单片机微气象监测终端的设计

单片机控制的人体检测智能节能路灯系统设计

老年2型糖尿病患者运动疗...

新課改下小學语文洧效阅...

安康汉江网讯

互联网教育”变革路径研究进展【7972字】

网络语言“XX体”研究

张洁小说《无字》中的女性意识

我国风险投资的发展现状问题及对策分析

ASP.net+sqlserver企业设备管理系统设计与开发

麦秸秆还田和沼液灌溉对...

LiMn1-xFexPO4正极材料合成及充放电性能研究