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超声波式传感器 ppt课件

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mblock入门教程《第3课 超声波传感器》PPT

mblock入门教程《第3课 超声波传感器》PPT
创意编程课
第三课 超声波传感器
超声波的概念
超声波是超过人能听到的最高频(2万赫兹)的声波,可广 泛用在各技术部门.超声波的发现源于意大利.18世纪,意 大利教士,生物学家斯帕兰扎尼揭示了蝙蝠能在黑暗中飞 行自如的奥秘:它是用超声波确定障碍物的位置的。如今 ：医生借超声波可观察,监视母腹中胎儿的位置,生长发 育和活动情况
超声波蝙蝠超声波原理图 超声波传感器超声波模块是一个用来测量距离的电子模块，测量 范围是 3 cm 到 400 cm.。可以用来帮助小车避开障碍 或加入其他有关测距的项目。本模块需要连接到主板上 带有黄色标识接口。
超声波传感器特性
•l 测距分辨率为 1cm，测量距离可达400cm。 •l 封装传感器模块库文件，使用简单方便。
练习题答案
1.这节课我们学到了那些知识？
小 结
2.自动避障小车----超声波应用。
创意实践课
第三课 超声波避障小车
超声波避障小车主程序
创意 编程 分享
•l 支持MBlock，适合全年龄用户；
•l 使用RJ25接口连线十分容易； •l 模块化安装，兼容乐高系列； •l 配有DIY排针接口，兼容绝大多数Arduino系列主控板。
超声波传感器参数
•l 运行电压： 5V 直流； •l 探测范围：3cm-400cm；
•l 探测角度： 30°内很好；
•l 尺寸： 52x36x31 mm (长x宽x高)；
编程指南
在 Arduino IDE界面下，您可以使用此运行库Makeblock-Library-master 来控制 Me Ultrasonic Sensor 如下是控制方程列表：
编程代码
以下是如何通过Arduino IDE控制MeUltrasonic Sensor的例子： *******************************代码*************************************

超声波传感器ppt课件

超声波传感器ppt课件
它可测量高粘度流体，非电导流体和气体等流 速。 (3)应用范围广，例如可测血液流速，可测河流 等流速。 (4)对超声波能透过的流管，还可以进行管外测 管内流体的流速.
第10章 波与射线传感器
10.1 超声波传感器 10.1.2 超声波传感器
传感器原理及应用
超声波探头结构 动画演示
第10章 波与射线传感器 10.1 超声波传感器
传感器原理及应用
其它应用
当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这 种类型称为透射型； 透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。 超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型； 反射型可用于接近开关、测距、测液位或物位、金 属探伤以及测厚等。
超声波传感器应用举例
超声波传感器应用举例（续）
超声波传感器应用举例（续）
象，类似于光波。
便携式超声波 探鱼器
超声波在医学检查中的应用
胎儿的 B超影像
超声波清洗器
气泡 波浪
清洗物
超声换能器
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，超声波的频率越高，其声 场指向性就愈好。
第10章 超声波传感器 传感器原理及应用
第10章 超声波传感器 传感器原理及应用
在流体中设置两个超声波传感器, 它们可以发 射超声波又可以接收超声波, 一个装在上游, 一 个装在下游, 其距离为L。 如设顺流方向的传输时间为t1, 逆流方向的传输 时间为t2, 流体静止时的超声波传输速度为c, 流体流动速度为v,
2.可闻声波 美妙的音乐可使人陶醉。

认识超声波传感器课件

认识超声波传感器课件
第4课搭建救援机器人
学习任务
随着电子技术，机械工程技术和人工智能的发展。机器人应用 领域越来越广泛。例如，当地震或火灾等灾情发生时。如果救 援人员第一时间无法直接进入灾害现场，可以派遭机器人进入 灾害现场执行搜索和救援任务，如图4-1所示。
学习任务
这节课，我们将搭建一辆可以自主行走的机器人小车，让它能 完成简单的救援任务，如图4-2所示。
动手实践:调试超声波传感器
超声波传感器在本例的实际应用中，主要用于判断小车和障碍 物之间的距离是否超出设定值。如果超声波传感器检测到的距 离 大 于 设 定 值 ， LED 屏 幕 显 示 “ √”, 如 图 4-12 所 示 ： 否 则 ， 显 示“×”。
实践创新
实践创新
利用超声波传感器和其他辅助器材,制作一个简易的手持超 声波测距仪。
②编写如图4-11所示的程序，用超声波传感器测距，如果超 声波传感器检测到的距离大于设定值（例如5厘米），LED屏 幕显示“√”:否则显示“×”。
参考操作步骤: (4)上传程序进行离线实地测试
③单击“上传到设备”按钮，将程序载入micro:bit中。 ④断开数据线,打开机器人小车电源，进行离线实地测试。
参考操操作作步步骤骤:: ((33))用用串串口口实实时时读读取取超超声声波波传传感感器器检检测测到到的的数数据据
②为便于调试，将编程模式切换到“实时模式”，单击“扩展” 按钮，选择“套件”选项中的"micro:Maqueen(麦昆)，如图 4-9所示。
参考操操作作步步骤骤:: ((33))用用串串口口实实时时读读取取超超声声波波传传感感器器检检测测到到的的数数据据
本课的主要学习任务有:
1.了解超声波传感器的工作原理。 2.应用超声波传感器测距。 3.了解电机的应用。 4.搭建简易的救援机器人。 5.编写程序指挥机器人完成救援任务。

《超声波式传感器》课件

《超声波式传感器》课件

线路板和控制芯片
传感器上的线路板和控制芯片负责信号处理和数据传输。
优缺点分析
优点
非接触式，精度高，测量范围广。
缺点
受环境因素影响，检测路线受限。
应用实例
航空天领域
超声波式传感器用于飞机导航系 统和无人机避障。
工业自动化
超声波式传感器用于物体检测和 测距。
消费电子
超声波式传感器用于手势识别和 智能家居控制。
超声波式传感器
超声波式传感器是一种非接触式传感器，适用于各种应用场景。本课件将介 绍其工作原理、结构组成、优缺点分析、应用实例和发展前景。
介绍
1 什么是超声波式传感器
超声波式传感器利用超声波的发射和接收来测量距离和探测物体的位置。
2 常见的应用场景
超声波式传感器广泛应用于航空航天、工业自动化和消费电子等领域。
发展前景
1 技术不断革新
超声波式传感器的技术不断发展，性能不断提升。
2 应用领域不断拓展
超声波式传感器在医疗、安防等领域有着广泛的应用前景。
3 市场需求增长
随着智能设备的普及，对超声波式传感器的需求不断增长。
总结
1 超声波式传感器的应用前景广阔
在不同领域都有着无限的可能性。
2 发展潜力巨大
随着技术的不断进步，超声波式传感器有望 成为未来重要的技术发展领域的代表之一。
工作原理
1 超声波的发射和接收
传感器通过发射超声波脉冲并接收反射回来的信号来计算距离。
2 时间测量和距离计算
传感器测量超声波的往返时间，并根据声速计算出物体与传感器之间的距离。
结构组成
超声波传感器的主体结构
传感器主体通常由外壳、传感器元件和连接线组成。

传感器课件-压电式传感器与超声波传感器

传感器课件-压电式传感器与超声波传感器
界条件的变化小，在锆钛酸铅的基方中添加一两种微 量元素，可以获得不同性能的PZT材料。
（ 3 ） 铌 镁 酸 铅 Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 压 电 陶 瓷 （PMN）
具有较高的压电系数，在压力大至700kg/cm2仍能 继续工作，可作为高温下的力传感器。
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20
1. 压电元件的等效电路
压电传感器在受外力作用时，在两个电极 表面将要聚集电荷，且电荷量相等，极性相 反。这时它相当于一个以压电材料为电介质 的电容器，其电容量为
Ca
r0S
ε0为真空介电常数；ε为压电材料的相对介电常数； δ为压电元件的厚度；S为压电元件极板面积。
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Ca
s
h
r0s
h
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U Q Ca
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压电式传感器的等效电路
(a)等效为一个电荷源Q与一个电容Ca并联的电路 (b) 等效成一个电源U = Q/Ca 和一个电容Ca的串联电路
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两个压电片的联结方式
（a） “并联”，Q’=2Q，U’=U，C’=2C 并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大， 适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的地方， （b） “串联” Q’=Q，U’=2U，C’=C/2 而串联接法输出电压大，本身电容小。 适宜用于以电压作输出信号，且测量电路输入阻抗很高的地方。
（1+K）Cf>>（Ca+Cc+Ci）
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电荷放大器能将压电传感器输出的电荷
转换为电压（Q/U转换器），但并无放大 电荷的作用，只是一种习惯叫法。

第9章超声波传感器及应用55页PPT

第9章超声波传感器及应用55页PPT

3.超声波的反射和折射
超声波从一种介质传播到另一介质，在 两个介质的分界面上一部分能量被反射 回原介质，叫做反射波，另一部分透射 过界面，在另一种介质内部继续传播， 则叫做折射波。这样的两种情况分别称 之为声波的反射和折射，
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波的反射和折射
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（1）反射定律
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各种双晶直探头
焦距范围：5~40mm, 频率范围： 2.5~5MHz，钢中折射角：45 ~70
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表面波
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2.声速、波长与指向性
（1）声速 纵波、横波及表面波的传播速度取决于
介质的弹性系数、介质的密度以及声阻 抗。
介质的声阻抗Z等于介质的密度ρ和声速 c的乘积，即
Z=ρc
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常用材料的密度、声阻抗与声速（环境温 度为0℃）
材料 钢
密度 ρ(103kg·m-
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2.可闻声波
美妙的音乐可使人陶醉。
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3.超声波
蝙蝠
能发出和 听见超声 波。
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超声波与可闻声波不同， 它可以被聚焦，具有能量集中 的特点。
超声波加湿器
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超声波雾化器
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声波的波型
（1）纵波—质点振动方向与波的传播方向一 致的波。
1—超声源 2—轴线 3—指向角 4—等强度线
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指向角θ与超声源的直径D、以及波长λ
之间的关系为
sinθ= 1.22λ/D

第三章超声波传感器ppt课件

第三章超声波传感器ppt课件

漫反射光电开关
光幕光电传感器
11、超声波探伤的原理
• 超声波探伤是利用超声能透入金属材料的 深处，并由一截面进入另一截面时，在界 面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的 一种方法，当超声波束自零件表面由探头 通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就 分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲 波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置 和大小。
第三章超声波传感器
3、什么是超声波单晶探头、双晶探 头、斜探头？用途？
• 单晶探头特点：1、适用于探测晶片正下方与 声速方向垂直的缺陷。2、探测深度较大，使 用范围较广。3、检测灵敏度高。 • 双晶探头特点：1、双晶片声场重叠区域灵敏 度高，一般用于定位检测。2、探测深度较少。 3、检测灵敏度较高。 • 斜探头特点：1、适合探测探头斜下方不同角 度方向的缺陷。2、探测深度较少，适用单晶 探头难以探测的部位。3、检测灵敏度较高。
设计题：1、如图A在一批异形工件上安 装有两颗螺栓，如何设计检测装置在线 检测工件时是否如图所示的缺螺栓？
• 最佳的方式是把他按一定的顺序放在输送上往 前输送，在工件的上方相应的位置设置两传感 器，检测螺栓相对传感器的距离，然后根据距 离与标准值的差异来判断是否缺螺栓。
3、如图，如何设置传感器，使货箱 被送到导轨上的叉车后，叉车能够 自动把货箱送到指定的仓格内？
• 在升降机架上方加焊一横梁，然后在上面 安装一单晶直探头，再在仓库相应每一格 的顶端加焊相应的定位条，就可以实现目 的。
5、设计4种或以上的用超声波传感 器检测水罐内液体高度的方案。
如图上所示为脉冲回波式测量液位的工作原理 图。探头发出的超声脉冲通过介质到达液面， 经液面反射后又被探头接收。测量发射与接收 超声脉冲的时间间隔和介质中的传播速度，即 可求出探头与液面之间的距离

超声波传感器-PPT课件.ppt

超声波传感器-PPT课件.ppt
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
原理简述
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感 器。超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能 晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波 长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定 向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤 其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超 声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波， 碰到活动物体能产生多普勒效应。
超声波传感器主要采用直接反射式的检测模式。位于传 感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感 器的接收器，从而使传感器检测到被测物。
在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和 超声波测厚两种。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
压电式超声波接收器是有时就用同一个换能兼做发生和 接受器两种用途。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
压电陶瓷芯片
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
超 声 波 流 量 计 现 场 使 用
石料测量
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么

超声波传感器介绍完整ppt

超声波传感器介绍完整ppt
• 通过函数调用可以很方便地使用超声波测距模块。
实现测距的函数解读
void ask_pin_F() // 量出前方距離 { digitalWrite(outputPin, LOW); // 讓超聲波發射低電壓 2μs delayMicroseconds(2); digitalWrite(outputPin, HIGH); // 讓超聲波發射高電壓 10μs，這裡 至少是 10μs delayMicroseconds(10); digitalWrite(outputPin, LOW); // 維持超聲波發射低電壓 float Fdistance = pulseIn(inputPin, HIGH); // 讀取相差時間 Fdistance= Fdistance/5.8/10; // 將時間轉為距離距离（單位：公分） Serial.print("F distance:"); //輸出距離（單位：公分） Serial.println(Fdistance); //顯示距離 Fspeedd = Fdistance; // 將距離 讀入 Fspeedd(前速) }
超声波传感器介绍
超声波测距模块
• 超声波传感器有四 个脚
• VCC 接+5V • TRIQ 信号输入 • ECHO 信号输出 • GND 接地
超声波测距模块的工作原理
(1)采用IO 触发测距，trig脚给出至少10us 的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过IO 输出一高电平，高电平持续的时间就是超
声波从发射到返回的时间． (4)在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口
变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,从 而可算出距离： 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2

超声波测距传感器(共11张PPT)

超声波测距传感器(共11张PPT)
第三页，共11页。
超声波测距传感器
• 1.产品结构 因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵和振荡（纵波）。 以西安新敏电子公司产品为例，可看超声波测距传感器常用参数： 超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、 能够成为射线而定向传播等特点。 超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。 在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。
• 2.性能分析 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。 超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。 另外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。 在0 ℃时v = 331. 因温度所引起的速度影响将在软件里处理.
第四页，共11页。
产品结构
• 超声波测距传感器主要由压电晶片组成，既可以发 射超声波，也可以接收超声波。超声波测距传感器 有许多不同的结构，可分直式测距传感器（纵波）、 斜式测距传感器（横波）、表面式测距传感器（表 面波）、兰姆波式测距传感器（兰姆波）、双式测 距传感器（一个反射、一个接收）等
第五页，共11页。
第二页，共11页。
工作原理
• 超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种 形式：横向振荡（横波）及纵和振荡（纵波）。 在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在 气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。另 外，它也有折射和反射现象，并且在传播过程中 有衰减。在空气中传播超声波，其频率较低，一 般为几十KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较 高。在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播， 衰减较小，传播较远。

超声波传感器及应用PPT课件

超声波传感器及应用PPT课件

无创无痛
实时监测
医学超声成像系统能够实时获取人体 内部结构的图像，有助于医生及时发 现病变并进行诊断。
医学超声成像系统具有无创、无痛、 无辐射的特点，对患者的身体不会造 成伤害，特别适合孕妇和儿童的检查。
工业无损检测技术
检测材料内部缺陷
工业无损检测技术利用超声波传感器对材料进行无损检测，能够 检测出材料内部的裂纹、气孔、夹杂物等缺陷。
工业检测
01
无损检测
超声波传感器在工业领域中广泛应用于无损检测，通过向材料发射超声
波并分析回声信号，可以检测材料内部是否存在缺陷、裂纹或气孔等问
题。这种检测方法具有高精度和高效率的特点。
02
流量和液位测量
超声波传感器可用于测量流体的流量和液位高度。通过测量超声波在流
体中传播的时间或频率，可以推算出流体的流速、流量或液位高度等信
此外，随着物联网、人工智能等技术的不断发展，超声波 传感器在智能感知和物联网领域的应用前景也值得进一步 探讨和研究。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
可以分为压电式、磁致伸 缩式、电磁式等类型的超 声波传感器。
按工作频率分类
可以分为低频、中频和高 频超声波传感器。
按用途分类
可以分为医用、工业用、 军用等不同类型的超声波 传感器。
03 超声波传感器的应用领域
医学诊断
医学诊断
超声波传感器在医学领域中广泛应用于诊断和监测。通过向人体发射超声波并接收其回声 ，可以无创地检测和评估器官、血管和组织的结构和功能。例如，超声心动图用于检测心 脏疾病，超声成像用于诊断腹部和妇科疾病。
降低成本与推广应用
批量生产与制造成本降低
通过优化生产工艺和实现规模化生产， 降低超声波传感器的制造成本，促进其 推广应用。

超声波传感器PPT课件

超声波传感器PPT课件

超声波金丝焊接机
超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质的分界面时，能产生明显 的反射和折射现象，这一现象类似于光波。
便携式超声波 探鱼器
超声波在医学检查中的应用
胎儿的 B超影像
超声波用于高效清洗
当弱的声波信号作用于液体中时，会对液体产生一 定的负压，即液体体积增加，液体中分子空隙加大，形 成许多微小的气泡；而当强的声波信号作用于液体时， 则会对液体产生一定的正压，即液体体积被压缩减小， 液体中形成的微小气泡被压碎。经研究证明：超声波作 用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会象被称之为“空化作用”，超声 波清洗正是利用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到 清洗和冲刷工件内外表面的作用。超声清洗多用于半导 体、机械、玻璃、医疗仪器等行业。
超声波换能器又称超声波探头。超声波换能器的工作原 理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等数种，在检测技术中主 要采用压电式。超声波探头又分为直探头、斜探头、双探头、 表面波探头、聚焦探头、冲水探头、水浸探头、高温探头、 空气传导探头以及其他专用探头等。
各种超声波探头
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
纵波
质点振动方向与波的传播方向一 致的波，它能在固体、液体和气体 介质中传播
质点振动方向垂直于波的传播方向的 横波 波，它只能在固体介质中传播
质点的振动介于横波与纵波之间，沿着
表面波 介质表面传播，其振幅随深度增加而迅速 衰减的波，表面波只在固体的表面传播
纵波
横波
表面波
超声波的波形及其传播速度
波型的转换
各种波型均符合几何光学中的反射定律：
cLsin c来自1 cS1sin 1 sin 2
cL2
sin

超声波传感器-及液位检测-共23页PPT资料课件.ppt

超声波传感器-及液位检测-共23页PPT资料课件.ppt

相关知识
• 超声波是一种机械波，它方向性好， 穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显 著的反射。利用这些物理性质，可把一 些非电量转换成声学参数，通过压电元 件转换电量。超声波传感器就是利用超 声波的特性，将非电量转换为电量的测 量装置。超声波传感器又称为超声波换 能器或超声波探头。
• 超声检测是一种无损检测。在工业中 广泛用于金属构件、混凝土制品、陶瓷 制品的探伤及厚度检测，此外在物位、 野味、流量、流速、防盗报警以及生活 中的其他许多领域，超声波的应用也越 来越广泛。
• 安装测量探头处的容器壁要求能够良好的 传递信号的硬质材料制成。例如：碳钢、不锈 钢、各种硬金属、玻璃钢、硬质塑料、陶瓷、 玻璃、硬橡胶等材料或其复合材料。安装测量 探头处的容器壁若为多层材料，则层间应紧密 接触，无气泡或气体夹层，该处容器壁的内外 表面应平整。例如：硫化硬橡胶层、不锈钢衬 层、钛衬层等。
正比。及声速为 U=λf 式中，λ为超声波 的波长;f为超声波的频率。
2.反射与折射
通过两种不同的介质时，超声波产生反 射和折射现象。但当它由气体传播到液体或 固体中，或由固体、液体传播到气体中时， 由于介质密度相差太大而几乎全部发声反射 。
•
。
• 3.声波的衰减
• 通过同种介质时，超声波随着传播速度的 增加，其强度因介质吸收能量而衰减。
一、超声波传感器的外形结构和特性
• （一）超声波传感器的外形
• （二）超声波传感器的特性
• 特点：
•
超声波传感器具有小角度、小盲
区、测量准确、无接触、防水、防腐
蚀、低成本等优点。可应用于液位、
物位检测，可保证在液面有泡沫豁达
的晃动、不易检测到回波的情况下有
稳定的输出。

《超声波式传感器》PPT课件

《超声波式传感器》PPT课件
磁致伸缩超声波接收器是利用磁致伸缩的逆效应而制成的。当超声波作用到磁 致伸缩材料上时，使磁致材料伸缩，引起它的内部磁场(即导磁特性)的变化。 根据电磁感应，磁致伸缩材料上所绕的线圈获得感应电动势，并将此电动势送 到测量电路及记录显示设备。它的结构也与发生器差不多。
5:06 PM
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超声波传感器对
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5:06 PM
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纵 波
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横波
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表面波
5:06 PM
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超声波的反射和折射
入 射波
反 射波
介 质1 介 质2
′
o
折 射波
图10-2 超声波的反射和折射
5:06 PM
29
4.6.3 超声波传感器原理
利用超声波物理特性和各种效应而研制的装置称为超声波换能器，或超声波探 测器、超声波传感器，有时也叫超声波探头。
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1992年11月24日，桂林上空发生了一起空难，141人死亡。 当事件的原因经多方解释而未肯定之时，中国声学研究所 的专家，提出了存在着因“次声波”的作用而致使飞机坠 毁的可能性。桂林属半丘陵地带，气团依山势走向而上下 浮动，引起气流震动，会产生一种“山背波”的次声波， 当飞机遇到这种危害极大的由次声波引起的晴空湍流时， 如同落入一个风旋涡中，在挤压力、冲力等多种强劲外力 的作用下，将造成飞机失控、产生机毁人亡的恶果。还有 研究结果表明，次声波对飞机的影响还有一种“生物效 应”。该理论认为，当次声波的频率接近人体频率时，就 有可能产生“共振”，飞机驾驶员无法承受这种强烈的效 应，就有致命的危险。也就是说，此次空难的凶手很可能 就是这种次声波。
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9/15/2020
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1992年11月24日，桂林上空发生了一起空难，141人死亡。 当事件的原因经多方解释而未肯定之时，中国声学研究所 的专家，提出了存在着因“次声波”的作用而致使飞机坠 毁的可能性。桂林属半丘陵地带，气团依山势走向而上下 浮动，引起气流震动，会产生一种“山背波”的次声波， 当飞机遇到这种危害极大的由次声波引起的晴空湍流时， 如同落入一个风旋涡中，在挤压力、冲力等多种强劲外力 的作用下，将造成飞机失控、产生机毁人亡的恶果。还有 研究结果表明，次声波对飞机的影响还有一种“生物效 应”。该理论认为，当次声波的频率接近人体频率时，就 有可能产生“共振”，飞机驾驶员无法承受这种强烈的效 应，就有致命的危险。也就是说，此次空难的凶手很可能 就是这种次声波。
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超声波与可闻声波不同，它可以 被聚焦，具有能量集中的特点。
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超声波加湿器
超声波雾化器
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压电陶瓷或磁致伸缩材料 在高电压窄脉冲作用下， 可得到较大功率的超声波， 可以被聚焦，能用于集成
电路及塑料的焊接。
超声波塑料焊接机
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超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质 的分界面时，能产生明显的反射和折射现象，这一现象 类似于光波。
4.6 超声波式传感器
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• 机器鱼自动避障模块 设计
• 对于自动避障，本项 目通过一个超声波传 感器来实现。超声波 传感器的原理是：超 声波由压电陶瓷超声 传感器（收发一体化 TR ） 发 出 后 ， 遇 到 障 碍物便反射回来，再 被超声波传感器接收， 然后将这一接收信号 放大后送入单片机。
相对于传统概念的武器，次声波武器具 有隐蔽性强、传播速度快、传播距离远、穿 透力强、不污染环境和破坏设施等特点，从 而被列为新概念武器家族的重要成员，势必 成为未来战场上的武器新宠。
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早在上世纪60年代，发达国家就
竞相研究次声波武器。197
超声波
0.25×106
20×106
探测
微波
101 102 103 104 105 106
107 f/ Hz
图：声波的频率界限图
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1.次声波
大面积瞬间杀人于无形的次声波武器
次声波是频率低于20赫兹的声 波，人耳听不到，但可与人体器 官发生共振，7~8Hz的次声波会引 起人的恐怖感，动作不协调，甚 至导致心脏停止跳动。产生次声 波的声源是相当广泛的，现在人 们已经知道的次声源有：火山爆 发、坠入大气层中的流星、极光、 地震、海啸、台风、雷暴、龙卷 风、电离层扰动，等等。利用人 工的方法也能产生次声波，例如 核爆炸、火箭发射、化学爆炸， 等等。
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4.6.1 超声波及其物理性质
波动（简称波）：振动在弹性介质内的传播 声波：其频率在16~2×104 Hz之间，能为人耳所闻的机械波 次声波：低于16 Hz的机械波 超声波：高于2×104 Hz的机械波 微波：频率在3×108~3×1011 Hz之间的波
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次声波
声波
音乐 语言
死亡。
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美国更是不甘落后。美国陆军武器研究室研制出一种可 延伸至17米长的喇叭型声炮，发射功率达20kW（千瓦）。 上世纪70年代，美警方开发了使人“僵化”或失去战斗 力的次声武器，来控制骚乱。据称美国干涉波黑内战时， 曾秘密用过这些非致命次声武器，仅几秒钟就使塞军阵 地陷入一片混乱，有人昏倒，有人呕吐不止。
探测声源的位置、大小和研究其他特性。例如，
通过接收核爆炸、火
箭发射或者台风产生
的次声波，来探测出
这些次声源的有关参
量。
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(3)次声波在大气层中传播时，很容易受到大气介质 的影响，它与大气层中的风和温度分布等因素有着 密切的联系。因此，可以通过测定自然或人工产生 的次声波在大气中的传播特性，探测出某些大规模 气象的性质和规律。这种方法的优点在于可以对大 范围大气进行连续不断的探测和监视。
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次声波武器
按照感官刺激分类，目前研制出来的次 声武器可分为两种。一种是神经型次声武器， 它通过发射频率与人脑的“阿尔法节律”相 近（约5Hz）的次声波，刺激人的神经，使 人晕眩头痛、精神错乱。另一种是器官型次 声武器，通过发射频率与人体内脏固有频率 相当（4～8Hz）的次声波，使人出现恶心呕 吐、胃痛、呼吸困难等症状。
(4)人和其他生物不仅能够对次声波产生某些反应， 而且他(或它)们的某些器官也会发出微弱的次声波。 因此，可以利用测定这些次声波的特性来了解人体
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2.可闻声波
美妙的音乐可使人陶醉。
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3.超声波
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蝙蝠能发出和听见超声波。
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蝙蝠依靠超声波捕食
远程声波设备目前已经广泛用于反暴乱和反恐行动 ,图为装备LRAD的美军“斯特赖克”装甲车
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次声波的应用
(1)通过研究自然现象所产生的次声波的特性和产 生的机理，更深入地研究和认识这些自然现象的 特征与规律。例如，利用极光所产生的次声波， 可以研究极光活动的规律。
(2)利用所接收到的被测声源产生的次声波，可以
首次试验就使5公里以内的人员受到
伤害。上世纪 80年代法国科学家加
弗罗制出了一种“大哨笛”次声发生
器，声压级为160dB，能对人体器官
产生损伤，当时法国报纸称它为“次
声枪”。1979年苏联秘密进行次声炸
弹试验，由于当时对其威力估计不足， 又缺乏良好防护，造成数名现场人员
法国科学家加夫雷奥 声波武器鼻祖
便携式超声波探鱼器
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鱼群探测器
把这种探测器放在海里，它就会向水底发射 声波，如果有鱼群通过，鱼群吐出的大量水 泡会使声波反射回来，并通过压电陶瓷接收 声波，变成电讯号，人们就可以从仪器上知 道鱼群的位置。用同样的方法，也可以探测 到海底暗礁，侦察在海洋里活动的敌人的潜 水艇。
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次声波的危害
1980年，一艘名叫“马尔波罗”的帆船在由新西兰驶往 英国的途中突然神秘地失踪；20年后，却在火地岛附近 被人发现。船上的一切都原封不动、完好如初。就连已 死多年的船员也都各就各位，保持着工作状态。科学家 对他们的神秘死亡引起了极大的关注，经过长期研究， 终于发现，原来他们正是死于海上风暴产生的次声。

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