超声波传感器的应用.pptx

情境五：液位的检测

任务2超声波传感器测量液位

2

超声波传感器测量液位

知识目标：

了解常用超声波传感器的基本概念；

熟悉超声波传感器的基本原理；

掌握超声波传感器的应用

能力目标：

熟悉超声波传感器的外形

能查阅相关的技术参数

三、超声波传感器的应用

超声发射器与接收器位于被测物两侧时，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。

空气传导超声波传感器的应用举例

空气传导超声波传感器的应用举例

超声波测厚

双晶直探头中的压电晶片发射超声振动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被反射回来，并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以被测体的声速常数c，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以2，就得到厚度：

手持式超声波测厚仪

双晶超声波测厚探头

例：

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超声发射波（B波）与接收波（T波）的时间差t=0.2ms，

求：被测钢柱的长度（厚度δ）。

解：查表7-1，得到钢的纵波声速cL=5.9/km·s-1，被测钢板的厚度

δ=0.5ct

=0.5×5.9×103m·s-1×0.2×10-3s

=0.59m。

利用空气传导的超声波发射器向下发射一个短时脉冲，单片机立即转向等待反射波。当另一个空气传导的超声波探头接收到反射波后并经放大后，单片机立即响应中断，处理中断子程序。

计算出发射到接收的时间t，按右式计算出探头与人体头部之间的距离x，就可以得到人的身高h。应变测重传感器器安装在脚底部的踏板上。

超声波测量液位密度

测量室长度恒定为L，根据ct=2L的关系（t为探头从发射到接收超声波所需的时间），可以求得超声波的声速c。由实验证明，超声波在液体中的传播速度c与液体的密度有关。因此可通过t的大小来反映出液体的密度，能对密度进行在线测量，并能对过程进行自动控制。

超声波测量液位和物位

在液罐上方安装空气传导型超声发射器和接收器，根据超声波的往返时间，就可测得液体的液面。

超声波液位计原理

1—液面2—直管3—空气超声探头4—反射小板5—电子开关

例题

例：超声波液位计原理如图所示，从显示屏上测得t0=2ms，th1=5.6ms。已知水底与超声探头的间距h2为10m，反射小板与探头的间距h0为0.34m，求液位h。解：

所以液位h为

h=h2-h1=10m-0.95m=9.05m

超声波传感器应用

超声波测量液位和物位

喇叭形超声发生器

超声波传感器应用

质量检查

紧固件的安装错误检测

超声波传感器应用

叠放高度测量

物件放置错误检测

超声波传感器应用

透明塑料张力控制

机械手定位

超声波传感器应用

纸卷直径检测

平整度测量

超声波传感器应用

超长距离检测

流水线计数

超声波测距

空气超声探头发射超声脉冲，到达被测物时，被反射回来，并被另一只空气超声探头所接收。测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以空气的声速（340m/s），就是超声脉冲在被测距离所经历的路程，除以2就得到距离。

超声波流量计

F1发射的超声波先到达T1

F2发射的超声波后到达T2

四探头的布置

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。

由于超声波在液体中传播速度随温度而不同,所以有较大的温漂。

频率差法测量流量原理

F1、F2是完全相同的超声探头，安装在管壁外面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器与接收器用。首先由F1发射出第一个超声脉冲，它通过管壁、流体及另一侧管壁被F2接收，此信号经放大后再次触发F1的驱动电路，使F1发射第二个声脉冲。紧接着，由F2发射超声脉冲，而F1作接收器，可以测得F1的脉冲重复频率为f1。同理可以测得F2的脉冲重复频率为f2。顺流发射频率f1与逆流发射频率f2的频率差f与被测流速v成正比。

F2

F1

F1发射的超声波到达F2的时间较短

超声波流量计的特点

探头可安装在被测管道的外壁，实现非接触测量。既不干扰流场，又不受流场参数的影响。准确度可达±1%，价格不随管道直径的增大而增加，适合于大口径管道或腐蚀性液体的流量测量。

同侧式超声波流量计的使用

（参考北京菲波仪表有限公司资料）

超声波防盗报警器

图中的上半部分为发射电路，下