超聲波傳感器是怎樣接受聲波的？

    聲波是一種機(jī)械波，傳播過程是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中。其振動(dòng)頻率10~10000Hz時(shí)，就會(huì)引起人的聽覺，更低頻率的機(jī)械波為次聲波，高于20KHz的機(jī)械波為超聲波。因此也是物位檢測波，一般超聲波儀表應(yīng)用在20kHz以上頻率的超聲波段區(qū)域內(nèi)工作。超聲波傳感器中的超聲波換能器，它是能實(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)射和接受的器件。目前最為廣泛應(yīng)用的是電-聲能換能器，常見的是壓電晶體換能器。

    超聲波換能器的原理是根據(jù)壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能-超聲能之間互相轉(zhuǎn)換。超聲波傳感器的檢測原理是利用聲速特性，采用回聲測距方法，測量的準(zhǔn)確性取決于聲速。聲波在介質(zhì)中傳播速度又與介質(zhì)密度相關(guān)，而密度又是溫度跟壓力的函數(shù)，因此，只要溫度跟壓力發(fā)生變化，聲速也會(huì)變化，而且影響不小，于是使得測量距離無法測準(zhǔn)。所以在實(shí)際測量中需要對(duì)聲速進(jìn)行校正，確保測量精度。

    常見超聲波傳感器典型的探頭的作用：

       1、縱波探頭通常稱為直探頭，主要用于檢測與檢測面平行的缺陷，如板材、鑄、鍛件檢測等。

       2、橫波斜探頭是利用橫波檢測，是入射角在第一臨界角與第二臨界角之間且折射波為純橫波的探頭，主要用于檢測與檢測面垂直或成一定角度的缺陷，廣泛用于焊縫、管材、鍛件的檢測。

       3、縱波斜探頭是入射角小于第一臨界角的探頭。目的是利用小角度的縱波進(jìn)行缺陷檢驗(yàn)，或在橫波衰減過大的情況下，利用縱波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行縱波斜入射檢驗(yàn)，使用時(shí)需注意試件中同時(shí)存在橫波的干擾。

       4、爬波探頭。由于一次爬波的角度在75o～83o之間，幾乎垂直于被檢工件的厚度方向，與工件中垂直方向的裂紋接近成90o，因此，對(duì)于垂直性裂紋有較好的檢測靈敏度，且對(duì)工件表面的粗糙度要求不高，適用于表面、近表面的裂紋檢測。

       5、表面波（瑞利波）探頭入射角需在產(chǎn)生瑞利波的臨界角附近，通常比第二臨界角略大。由于超聲波傳感器表面波的能量集中于表面下2個(gè)波長之內(nèi)，檢查表面裂紋靈敏度極高，主要對(duì)表面或近表面缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)。

       6、雙晶探頭。雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波，根據(jù)入射角αL的不同，分為縱波雙晶直探頭和橫波雙晶斜探頭。雙晶探頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、雜波少盲區(qū)小、工件中近場區(qū)長度小、檢測范圍可調(diào)，雙晶探頭主要用于檢測近表面缺陷。