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液位传感器工作原理

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018-10-16     浏览次数:    

  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发射形成反射回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。

  超声波传感器的主要性能指标包括:

  4、传感器课程设计

  (1)工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时,输出的能量大,灵敏度高。

  (2)工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高,特别是诊断用超声波探头使用功率较小,所以工作温度比较低,可以长时间地工作而不会失效。

  (3)灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大,灵敏度高;反之,灵敏度低。超声波测距原理是超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即:s340t/2。超声波的接收和发射是基于压电效应和逆压电效应。具有压电效应的压电晶体在受到声波声压的作用时,晶体两端将会产生与声压变化同步的电荷,从而把声波(机械能)转换成电能;反之,如果将交变电压加在晶体两个端面的极上,沿着晶体厚度方向将产生与所加交变电压同频率的机械振动,向外发射声波,实现了电能与机械能的转换。因此,用作超声发射和接收的压电晶体也称换能器。

  (a)液介式,探头固定安装在液体中低液位之下。

  (b)气介式,探头安装在高液位之上的空气或其它气体中。

  (c)固介式,把一根传声固体棒插入液体中,上端要高出高液位之上,探头安装在传声固体棒的上端4。

  双定时器IC1555组成单稳态触发器。低电平变成正负尖顶脉冲,经过3AOUT得到负尖顶脉冲,触发单稳态触发器翻转。单稳态翻转输出的高电平持续约1ms,即tw≈1.1R5C5≈1ms。IC2555组成多谐振荡器,接地电阻振荡频率f1≈40kHz。该振荡器振荡受单稳态触发器输出电平控制。当单稳态触发器输出高电平时,多谐振荡器产生振荡,IC2555的引脚3输出约40个频率为40kHz、占空比约50的矩形脉冲5。

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