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对射与反射如何区分(反射对称性是什么意思)

导语:“仪”点知识 | 反射or对射?一文读懂超声波信号的产生与传输

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我们将通过“仪”点知识系列,

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带大家一起跟上时代脚步。

我们从超声波技术开始探讨,

今天的主题是“信号”。

在上一篇我们与ChatGPT的对话中提到了超声波技术在水计量中的应用原理:超声波在水中顺流、逆流传播时,对因速度发生变化而产生的时差进行分析处理,得出水的流速进而计算出水的流量。今天小编就从超声波信号的角度展开说说。

超声波信号的发射与接收是实现测量的基础,而信号的产生离不开超声波换能器。

PART 01.

换能器:超声波的“心脏”

换能器是超声波的“心脏”,是超声波信号产生的基础。通过换能器的压电效应,将电能与声能实现转化:换能器处于发射状态时,电能转换成声能;换能器处于接收状态时,声能转换成电能。

换能器

其中,压电效应是利用压电材料根据电压方向膨胀和收缩的特征,将电信号转换为振动而产生超声波。因此超声波信号的发射、接收是否准确稳定,还与换能器的关键器件“压电材料”密切相关。

PART 02.

信号稳定性的关键:压电陶瓷

不同性能压电材料的换能器发挥的效力不同,其中,“压电陶瓷”具有较好的力学性能和稳定的压电性能,保证了高准确度和稳定性,已广泛应用于超声波水计量。

换能器利用压电效应产生超声波,进入到了信号的传输环节。根据换能器位置的不同,超声波信号的传输实现方式也有很大不同。

PART 03.

几种超声波信号传输的实现方式

在水计量应用中,超声波信号的传输因为换能器的布置不同,主要分为反射式和对射式。

1

解读:换能器布置在顶部,底部设置反射片,超声波信号通过反射片进行“间接”传输。优点是实现方式相对简单,但同时弊端明显:通过反射片反射超声波,超声波能量有衰减;而且反射片布置在底部,易受沉积水垢影响,削弱信号传输。

2

解读:换能器布置在管道顶部,下方设置两处柱形反射片,优点是尽可能摆脱底部沉积水垢影响,但多级反射造成声波能量损失增大,影响信号的采集。

3

解读:换能器分别布置在顶部和底部,信号直接对射,保证了灵敏度,但底部换能器同样存在受沉积水垢包裹的可能,影响信号传输、降低使用寿命。

4

解读:沉浸对射式换能器布置,是一项创新设计,通过应用微型换能器,可将换能器悬浮布置在水中,实现对射声道,信号能量损耗低,灵敏度得到提升。同时降低了水流冲击及管道负压导致传感器失效的可能性,避免了沉积水垢的影响,使用寿命得到保证。

让我们来总结一下知识点:超声波信号采用反射式还是对射式,以及不同方式实现的对射式,在很大程度上决定了超声波信号的准确性和稳定性。今天的知识,你学到了吗?

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