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超聲波探頭是超聲波流量計(jì)重要組成部分

發(fā)布時(shí)間：2012-6-22 15:08:38

超聲波探頭是超聲波流量計(jì)重要組成部分

什么是超聲波探頭？超聲波流量計(jì)探頭該如何選擇？超聲波流量計(jì)探頭分哪幾種？超聲波探頭分哪幾種系列？超聲波探頭以構(gòu)造分類直探頭、斜探頭、雙晶探頭、特殊探頭等各種系列。

一、超聲波探頭

超聲波探頭又稱超聲波換能器，它是采用進(jìn)口鍍膜晶片，適用于空氣介質(zhì)中測(cè)距、物位檢測(cè)的電聲轉(zhuǎn)換器件。由于換能器的聚焦件采用了多層阻抗匹配、背襯、壓電元件頻率誤差小，具有良好的時(shí)間穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性、無(wú)退極化現(xiàn)象，通帶特性好，芯片與聲傳輸器件統(tǒng)一計(jì)算基波諧振頻率。獨(dú)創(chuàng)的背襯材料配方，具有良好的振動(dòng)特性，使換能器有很大的頻帶寬度，發(fā)射和接收靈敏度高，以及較小的脈沖－回波持續(xù)時(shí)間，獲得了最大的等效機(jī)電耦合系數(shù)。

二、探頭主要技術(shù)參數(shù)

◇ 中心諧振頻率：40kHz±2kHz

◇ 靜態(tài)電容量：3300P±300P

◇ 諧振阻抗：120Ω±20Ω

◇ 頻帶寬度（－3dB）：Δf－3dB≥2kHz

◇ 工作電壓：300～500VP－P

◇ 極限電壓≤1000VP－P

◇ 發(fā)射波束角：6O度

◇ 工作溫度：-40～+80℃

◇ 防護(hù)等級(jí)：IP65

三、模塊性能

1：使用電壓：DC5V；

2：靜態(tài)電流：小于2mA；

3：輸出信號(hào)：電平信號(hào)，高電平5V，低電平為0V；

5：感應(yīng)角度：60度；

6：探測(cè)距離：0.01 – 5.00米；

7:高精度：可達(dá)1mm

四、腳引接線說(shuō)明

（腳引定義的觀察方向：探頭向下，引腳向內(nèi)，從左到右）

序號(hào)	定義	說(shuō)明
1	保留	保留
2	電源地	GND
3	信號(hào)輸出	OUT
4	信號(hào)輸入	IN
5	電源VCC	+5V

1、GND和VCC是電源供電引腳，模塊正5V供電；

2、IN腳是模塊的信號(hào)輸入腳，用戶從此腳輸入控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊工作，控制信號(hào)可以從單片機(jī)的IO口輸出方波信號(hào)；

3、OUT腳是模塊接收到超聲波后的返回信號(hào)輸出腳，此引腳步在模塊上電后輸出高電平，當(dāng)用戶從輸入腳發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，如果模塊接收到返回超聲波，OUT引腳即被拉低，輸出低電平；

4、保留引腳用于功能擴(kuò)展；

五、工作原理

用戶通過(guò)從IN腳輸入40KH的方波信號(hào)，即用戶從單片機(jī)的IO口連續(xù)發(fā)出高低電平，產(chǎn)生方波，方波的個(gè)數(shù)一般為10個(gè)左右，發(fā)出后用戶啟動(dòng)定時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)，超聲波發(fā)射頭開(kāi)始發(fā)出超聲波，當(dāng)發(fā)出的超聲波被前方的障礙物返射回來(lái)，返射回來(lái)的超聲波被接收探頭接收到，此時(shí)，模塊的OUT引腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從高電平到低電平的跳變，此時(shí)，用戶要停止計(jì)時(shí)，用戶通過(guò)計(jì)時(shí)的時(shí)間，根據(jù)以下公式計(jì)算測(cè)量距離：

測(cè)量距離= (時(shí)間*聲速( 340M/S ) ) / 2

六、注意事項(xiàng)

1、超聲波發(fā)射頭向外發(fā)射60度角的超聲束，因此，在探頭與被測(cè)物體之間不能有其他障礙物。

2、超聲波模塊測(cè)得的是被測(cè)物體與探頭之間的垂直距離，測(cè)量時(shí)要保持探頭正對(duì)被測(cè)物體。

3、超聲波測(cè)量會(huì)受環(huán)境風(fēng)速、溫度等的影響。

七、可能出現(xiàn)的問(wèn)題

1、由于超聲波會(huì)受到被測(cè)物體不平整、反射角度、環(huán)境風(fēng)速溫度以及多次反射的影響，可能會(huì)帶來(lái)測(cè)量數(shù)據(jù)誤差增大。

2、由于超聲波有測(cè)量盲區(qū)的固有特性，因此，如果近距離測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)量位置發(fā)生變化而接收到的數(shù)據(jù)不變時(shí)，說(shuō)明進(jìn)入了測(cè)量盲區(qū)。

3、模塊在測(cè)量遠(yuǎn)處物體時(shí)，如果沒(méi)有測(cè)量數(shù)據(jù)返回，可能是超出測(cè)量范圍，或是測(cè)量角度不對(duì)?？梢赃m當(dāng)調(diào)整測(cè)量角度。

八、各種探頭技術(shù)參數(shù)

各種規(guī)格雙晶探頭

各種規(guī)格點(diǎn)、線聚焦探頭

產(chǎn)品名稱	頻率（MHZ）	晶片面積（mm²）	說(shuō) 明
直探頭（硬保護(hù)膜）	0.5～10	Φ8 Φ10 Φ14 Φ20 Φ24Φ30
直探頭（軟保護(hù)膜）	0.5～5	Φ10 Φ14 Φ20 Φ24
雙晶片直探頭	2.5～5	10×12×2Φ14×2Φ20×2	F5 F10 F15 F20 F30
斜探頭	1～5	9×9 8×8 10×12 Φ14 12×15 14×16 13×13Φ20	30º40º50ºK1 K1.5 K2 K2.5 K3
斜探頭	1～5	18×18	30º40º50ºK1 K1.5 K2 K2.5 K3
雙晶片斜探頭	2.5 5	8×8×2 10×12×2	K1 K2 K3 F10 F20 F30
表面波探頭	2.5 5	9×9 10×12 13×13	HB-50
回波探頭
小角管探頭	2.5 5	Φ14 Φ20
小徑管探頭	5	6×6 5×7	K1 K2 K2.5 K3
小徑管探頭	5	雙晶曲面片
板波探頭	1～5	20×20 30×30	入射角由用戶定
爬波探頭	1～5
薄波探頭	5		可檢測(cè)5MM以下薄板
可變角探頭	2.5 5	10×10	角度可變范圍0º～90º
液浸式探頭	1～5	Φ10 Φ12 Φ14 Φ20
充水探頭	1～5	Φ14 Φ20
雙晶充水探頭	1～5	Φ14 Φ20	交距由用戶定
液浸聚焦探頭	1～5	Φ14 Φ20	點(diǎn)聚焦線聚焦
接觸式聚焦直探頭	2.5 5	Φ14 Φ20	焦距10～60
接觸式聚焦斜探頭	2.5 5	Φ14 Φ20	焦距10～60
常規(guī)測(cè)厚探頭	1～5		配國(guó)產(chǎn)
小徑管測(cè)厚探頭	1～5	Φ8
中溫測(cè)厚探頭	1～5		上限300℃
高溫測(cè)厚探頭	1～5		上限500℃
深水探頭	1～5		用于水下超聲探傷

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