超聲波流量計傳感器在控制系統探討  七

2.4 超聲應用領域

超聲在許多領域內比可聽聲的用途更加廣泛，是基于以下兒個原因:

1、具有方向性，超聲波的頻率越高，則方向性越強。在無損探傷、水下聲納系統、超聲測距系統中方向性是一個重要的考慮因素。

2、超聲波的頻率越高，則波長越短，波長可以小到與超聲傳播媒介材料尺寸相比更小的程度。在高分辨率探傷、微小厚度測量、高精度測距中，這一點相當重要。

3、超聲是不可聽聲，這樣就避免產生噪聲，因而超聲具有綠色特性。

在工業生產中，超聲波被應用在金屬材料和部分非金屬材料探傷，鋇口厚，以及超聲振動切削加工、清洗、焊接等行業。以及進行物位、濃度、硬度、溫度等檢測。

超聲波被廣泛應用于醫學領域，在診斷顯像技術，血流測量計，胎兒檢查儀，超聲波潔牙器等醫療器械都是利用了超聲波的特性。

在軍事領域中，超聲波用于雷達目標定位，武器制導，軍用機器人等方面。

2.5 超聲波的衰減

超聲波從超聲傳感器發出，在空氣中傳播，遇到被測物反射后，再傳回超聲傳感器。

整個過程，超聲波會有很大的衰減。由于聲波的衰減，使得A(x)隨傳播距離的變化而變化。聲學理論證明，吸收衰減和散射衰減都遵從指數衰減規律。

為超聲波傳播距離；ω 為傳播角頻率；k=2π /λ 為波數；λ 為聲波波長；t 為傳播時間。

衰減系數2 a = b × f 。其中b 為空氣介質常數，f 為超聲波頻率。在空氣中，

b 2 10 s / cm -13 2 = ´ ，當振動的聲波頻率f =40KHz 時，可得4 1 3.2 10 - - a = ´ cm ，它的物理意義在于：超聲波在空氣媒介中傳播，因空氣分子運動摩擦等原因，能量被吸收損耗，在1/α 長度上，平面聲波的振幅衰減為原來的1/e。由此可見，超聲波頻率越高，其衰減越快，傳播的距離也越短。

 超聲波流量計