声波学位论文

前几天我自己写的我是高一的酷爱物理这是一篇合写的论文，你自己拆开吧我写了整整4个小时还不算构思 给我最佳吧论文：论声波与电磁波的异同2011年02月15日 分类：个人日记 说起波大家一定会想起两种最普通的波：声波和光波（电磁波），很多人将这两者混为一谈，这是错误的。 通俗的说，声波是用来听的，而电磁波是用来看的，当然这样说未免有些不科学。较严格的说，声波是通过介质传播的，而电磁波是通过“场”传播的，这里的场可以是电场、磁场。 声波是由物体的振动引起的，如果物体周围有介质的话，振动就会传给介质，再由介质传给其他物体，换句话说，能量是随着振动在传递。声波是机械波的一种，具有机械波的特性。声波分为横波和纵波。电磁波的性质要比声波复杂得多，电场或磁场的变化都会引起电磁波，我们知道电路状态发生改变时会引发磁场的变化，变化磁场中的导体会带电，这时的电场也是变化的，会再次产生变化的磁场，换句话说，电磁波的能量是以电与磁的形式交替传播的，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。由麦克斯韦电磁理论可知，变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体，即电磁场，而变化的电场和变化的磁场总是交替产生的，并且由产生的区域向周围空间传播，这就是电磁波。电磁波在空间中传播不需要介质，它是一种横波，传递着电磁场的能量。最普通的电磁波是可见光。关于光最早出现两种学说：由惠更斯提出的波动说和曾为牛顿所提倡的微粒说，惠更斯认为光是一种波动，由发光体引起，和声波一样依靠介质来传播，这种学说直到19世纪初当光的干涉和衍射现象被发现后才得到广泛承认，而牛顿认为光是由光源发出的微粒，它从光源沿直线行进至被照物，因此可以想象为一束由发光体射向被照物的高速微粒。此学说直观地解释了光的直线传播及反射、折射等现象，曾被普遍接受直到19世纪初光的干涉等现象发现后，才被波动说所推翻，但在19世纪和20世纪初，许多有光和物质相互作用的现象，如光电效应，不能用波动说来解释，这促使爱因斯坦于1905年提出光是一种具有粒子性的实物：光子，但这种观念并不摒弃光具有波动的性质，这种关于光的波粒二象性的认识被人们所认可，也是量子理论的基础。声波和电磁波 1、都能反射与折射；2、都有衍射现象（波绕过障碍物继续传播的现象）；3、都能叠加（几列波相遇时，每列波都能保持各自原来的传播方向继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和）；4、都有干涉现象（频率相同的两列波叠加使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象叫做波的干涉）；5、都有多普勒效应（由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应，举个例子便是救护车鸣着笛自你面前飞驰而过，你会发现当车距你近时和当车距你远时音调的高低不同）声波和电磁波还有一个很大的差别便是电磁波的速度要比声波快得多。腹化风雪：本人初次发表论文，请多提意见，谢谢。

摘要]本文主要介绍了超声波的特点,超声波传感器的原理与应用等多个方面。文中阐述了超声波与可听声波的区别,超声波传感器在医疗,工业生产,液位测量,测距系统等多个领域中得到了广泛的应用。因超声波具有的独特的特性,使得超声波传感器越来越在生产生活中体现了其重要性,具有一定的研究价值。 [关键词]超声波 传感器 疾病诊断 测距系统 液位测量 一、超声波传感器概述 1.超声波 声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。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)及纵向振荡(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。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。 超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。 2.超声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。 超声波探头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。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。 超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中幅射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超进行检测。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。二、超声波传感器的应用 1.超声波距离传感器技术的应用 超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。 2.超声波传感器在医学上的应用 超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。 3.超声波传感器在测量液位的应用 超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。 4.超声波传感器在测距系统中的应用 超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。 三、小结 文章主要从超声波与可听声波相比所具有的特性出发,讨论了超声波传感器的原理与特点,并由此总结了超声波传感器在生产生活各个方面的广泛应用。但是,超声波传感器也存在自身的不足,比如反射问题,噪声问题的等等。因此对超声波传感器的更深一步的研究与学习,仍具有很大的价值。 参考文献: [1]单片机原理及其接口技术.清华大学出版社. [2]栗桂凤,周东辉,王光昕.基于超声波传感器的机器人环境探测系统.2005,(04). [3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社. [4]王松,郑正奇,邹晨祎.超声定位车辆路径监测系统的设计.2006,(10). [5]俞志根,李天真,童炳金.自动检测技术实训教程.清华大学出版社. 转贴于 中国论文下载中心