声波隔空移物研究进展论文

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

现在人们降低噪音方法越来越多了，其中使用隔音墙是一种非常常见的方法，很多材料都可以用作隔音墙墙体，比如说红砖墙和红砖墙都是很常用的材料，但是它们之间性能有什么不同呢？相信很多用户自己也不是很清楚，希望通过本文的介绍，能增加大家对不同隔音墙墙体材料隔音效果的了解。首先给大家说一下怎样来检测隔音效果：隔音效果的检查方法是在一房间内正常的放送音乐，在门口一米处测量声音的衰减程度，例如房间内的声压级是90dB，房间外面一米处测量的声压级是60dB则表示隔音30dB。房间的门的处理同样是装修设计比较困难的问题，录音棚的门的处理是专业的，隔音效果很好，可是成本很高，通常一个隔音门的价格少则4～5千元，多则上万元。目前比较实用的是采用成型一体门，大门边加密封条的办法，配合闭门器隔音效果还不错。首选是隔音墙板，这种材料属于专业的隔音材料，两边是金属板材中间是具有隔音作用的发泡塑料，这种墙板厚度越大隔音效果就越好。有些地方由于承受重量的问题，不能采用砖墙或者其他砌墙的办法，只能采用轻钢龙骨石膏板的办法。其次，经济实用的是2/4红砖墙，两边水泥墙面。这种隔断墙一定要砌到顶部，需要走通风管道或者其他走线时再打孔穿过，应该注意管路的密封问题，否则同样可以引起串音现象。我们的建议是再在石膏板的外面附加一层硬度比较高的水泥板，这种水泥板外观和石膏板相同（尺寸也差不多），但是硬度远远高于石膏板，是很好的隔音材料，应该注意的是施工工艺问题，特别是缝隙的部分一定要密封。长时间的被噪音干扰轻者会影响附近居民的睡眠质量，严重的可能会导致患者的生活质量下降，甚至影响患者的身体健康，而隔音墙能够为被噪音干扰的用户提供一个安静的环境。相关阅读推荐：国家规定在家庭中的八个部位必须使用安全隔音屏障蓝音隔音公司隔音屏障在性能方面突出的表现为每个受噪音干扰的家庭安装最合适的隔音门海绵优点：海绵是一种性能非常好的吸音材料，不然也就不会在录音棚内被大量使用了。表面做了吸音槽处理的海绵吸音效果更佳！这种海棉俗称波浪棉。不足：海绵的减震和隔音性能较差。吸水能力强、容易吸附灰尘，阴雨天或洗车后车重大大增加，容易引起对车身的锈腐！此外，未经过特别处理的海绵防火性差，一般不阻燃。改性海绵其实就是海绵，汽车隔音降噪网两年前为解决海绵的吸水问题，特意对海绵进行处理，在海绵一面热附着一层黑色塑膜，吸水问题得到解决，但是吸音能力就差多了，此外海绵本身减震能力也弱，所以弃用。目前市面上仍有人在刷上不干胶后，挂以国外品牌，竟卖到每平米近百元的价格，隔音材料用不干胶的做法并不科学。沥青板建筑上原先使用的沥青板具有较好的防水、减震、隔音效果。只是不能阻燃，自重较大且有污染。两年前天堂鸟先生推荐不少车友使用。后来发现山东生产一种改性沥青板，阻燃且环保，出厂时一面还可以附着一层铝箔，较美观。尽管施工时需要对材料加热处理，效果还是不错。优点：便宜。不足：自重大，吸音效果差。欧蓝德的地板下加的就是沥青板，车身的 A 、 B 、 C 柱填充了乙烯泡沫材料用于吸音降噪。橡胶板橡胶板因原材料组成成分不同，所表现出的物理性质也相差较大。比如表面光洁度、硬度、耐火性能、可塑性均有极大的差异。但总的来说普通橡胶减震能力弱于沥青板，隔音能力较强。 缺点就是自重大，吸音效果差，施工难度大。纤维毯、工业毛毡现在很多汽车生产厂家在生产线上使用的就是这种材料，你的爱车里多半也可以见到它的身影。只不过这种材料用在车底板和顶棚还可以，不适合其他部位使用。优点：成本低廉。缺点：减震效果一般，虽有一定吸音、隔音能力，但是不防水、不防火也不防腐。华普、夏利等车的前底板和顶棚等处可以见到，广本3.0的后备厢内饰板及前车底板部位也有使用。麻绒价格便宜，原料来源丰富。防火、防潮性能差。在中华车的部分部位有使用。硅酸铝棉白色或淡黄色，柔软似棉花，耐火、吸水能力较差，不耐脏。对高频噪音吸收能力较强，隔音效果较差。对人体有危害，不环保。石油纤维棉白色，柔软似棉花，遇火既融，吸水能力较差，不耐脏。对高频噪音吸收能力较强，隔音效果较差。玻璃纤维棉吸声性能好，吸水，保温隔热，不自燃，防腐防潮。外观类似硅酸铝棉，但是很不环保，工业领域也已经逐步淘汰，但个别施工店面却依然在使用，有些引擎盖防护垫是用它做的。松散纤维易污染环境；内有气孔，相互连接，水汽能够非常容易的浸入，个别产品外加防护层，如有破损，即可导致污染，对健康造成威胁。老款切诺基副驾驶地垫下有少量使用。工业橡塑板黑色、柔软、防水、有一定耐火性。多用于建筑行业的保温设备或空调行业。优点：隔音、减震能力较强，价格便宜。不足：无吸音能力。有异味。目前被少数车友和部分汽车隔音店面使用，也有带自粘胶（背胶）的产品，价格稍高，可少量适用于底板部位，其余部位容易发粘或脱落，要慎用。发泡硅胶板优点：柔软、不易燃烧、防水、自重适中，环保。隔音效果和减震效果佳，使用寿命长。不足：吸音性能一般。成本太高：仅原材料就已经 90 多元每公斤 ，因此性价比不高。吸音涂料灰黑色液体，喷涂使用。吸音、隔音效果一般，倒是多层涂刷后减震能力还可以。发泡胶学名聚氨酯，白色偏黄、有些具有防火能力，不吸水，具有防火能力的价格较高。常用于建筑和保温行业。减震、隔音能力还可以，吸音效果一般。在车辆上使用后会给日后维修带来不便，不少隔音降噪网的网友在处理 A 、 B 、 C 柱时使用。铝箔复合材料市面常见，无品牌居多。以铝箔与海绵或多纤维材料复合而成，另一侧粘有不干胶。多用于引擎盖的隔音和防护。优点：质量轻、对声波的反射性能好。不足：复合层一般吸水；防火性能差；铝箔层向发动机和相邻线路反射大量热能，不利于发动机散热，易加速线路老化；不干胶在高温下容易发黏并脱落。隔声毡主要由铁粉、聚氯乙稀或沥青等材料制成，防潮、防蛀设计，有阻燃产品，常用于自来水管道包裹，墙体粘贴等建筑领域。隔音性能较好，无吸音能力。聚氨脂泡沫塑料 是构成发泡胶的主要成分。固化的聚氨脂泡沫材料能起到较好的隔音、吸音性能，防腐、防水，较好的聚氨脂材料有阻燃设计。但是吸声性能不稳定。车辆的座椅多用该材料制成。中华车后排座位下有大量聚氨脂隔音吸音材料，广本3.0的车门内饰板也有少许采用。波峰海绵海绵或橡塑制品，多数在高温下释放有毒物质，做过改性后的产品有一定阻燃性。不防水且容易吸尘，水浸或受潮后更易藏污纳垢。有较好的吸音性能，海绵材质几乎无任何隔音性能，厚度一般在3CM甚至更厚，不适于对汽车噪音的抑制，常与隔声毡等材料搭配形成特殊声结构在影院、录音棚和KTV等场所做墙面吸音材料使用。平静隔音吸音棉以工业橡塑为主要载体，添加多种规格的隔音颗粒，氮气发泡成型，灰黑色外观。最具特色的是针对汽车噪音的异型吸音槽设计。防火、防水、柔软、恢复性强，底面刷胶粘贴起到止震作用；正面被微型吸音孔和异型吸音槽覆盖，对不同频率及波长的噪音高效过滤。集成了止震、隔音、吸音功能，满足车用降噪材料轻量化、环保等所有要求，性价比高。