超声波探头扩散角怎么样

『壹』 超声波波长与扩散角关系

超声波波长与扩散角关系：一般有半功率角和指向性角。水声换能器方面的书都有介绍，不同的结构，角度的就计算方法差别很大。

超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与可听声波的规律没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。

功率密度：

定义式为 p=发射功率（W）/发射面积（cm），通常p≥0.3W/cm。在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波在液体中的机械波导致的压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35W/cm，这时超声波的峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。

『贰』 晶片直径相同的超声波探头，频率高的其声束扩散角怎么样

相同直径，频率越高，角度越小，相同频率，直径越大，角度越小。

『叁』 超声波探头角度过大，应该如何调整

超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头。探头的选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值的选择等。
1.探头型式的选择
常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头表面波探头、双晶探头、聚焦探头等。一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。
纵波直探头只能发射和接收纵波，束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。
横波斜探头是通过波形转换来实现横波探伤的。主要用于探测与深测面垂直或成一定角的缺陷。如焊缝生中的未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。
表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷。聚焦探头用于水浸探测管材或板材。
2.探头频率的选择
超声波探伤频率在O.5～10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因索。
(1)由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。
(2)频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。
(3) 可知，频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。
(4) 可知，频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利。
(5) 可知，频率增加，衰减急剧增加。
由以上分析可知，频率的离低对探伤有较大的影响。频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利。但频率高，近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因索，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。
对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，长用2.5～5.0MHz。对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率，常用O.5～2.5MHz。如果频率过高，就会引起严重衰减，示波屏上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法探伤。
3.探头晶片尺寸的选择中科朴道超声波探伤仪
探头圆晶片尺寸一般为φ10～φ30mm，晶片大小对探伤也有一定的影响，选择晶片尺寸时要考虑以下因素。
(l) 可知，晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利。
(2)由N=等可知，晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。
(3)晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。
以上分析说明晶片大小对声柬指向性，近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺陷检出能力有较大的影响。实际探伤中，探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选用大晶片探头。探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头。探伤小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头。探伤表面不太平整，曲率较大的工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。
4.横渡斜探头K值的选择
在横波探伤中，探头的K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程(入射点至底面反射点的距离)有较大的影响。由图l.39可知，对于用有机玻璃斜探头探伤钢制工传，βs=40°(K=O.84)左右时，声压往复透射率最高，即探伤灵敏度最高。由K=tgβs可知，K值大，βs大，一次波的声程大。因此在实际探伤中，当工件厚度较小时，应选用较大的K值，以便增加一次波的声程，避免近场区探伤。当工件厚度较大时，应选用较小的K值。

下面给出最常用的超声波斜探头的选择方案参考：
1.斜探头K值与角度的对应关系
NO. K值 对应角度
1 K1 对应45度
2 K1.5 对应56.3度
3 K2 对应63.4度
4 K2.5 对应68.2度
5 K3 对应71.6度

2.焊缝探伤超声波探头的选择方案参考
编号 被测工件厚度 选择探头和斜率 选择探头和斜率
1 4—5mm 6×6 K3 不锈钢：1.25MHz （下同）
2 6—8mm 8×8 K3 铸铁：0.5—2.5 MHz（下同）
3 9—10mm 9×9 K3 普通钢：5MHz （下同）
4 11—12mm 9×9 K2.5
5 13—16 mm 9×9 K2
6 17—25 mm 13×13 K2
7 26—30 mm 13×13 K2.5
8 31—46 mm 13×13 K1.5
9 47—120 mm 13×13( K2—K1)
10 121—400 mm 18×18 ( K2—K1)
20×20 ( K2—K1)

『肆』 超声波中声束扩散角的定义

一般有半功率角和指向性角。具体的你可以去看看声学基础，水声换能器方面的书都有介绍，不同的结构，角度的就计算方法差别很大。

『伍』 同一探头发射超声波，传播介质分别为水、铝、铜和有机玻璃，哪种材料中超声波的扩散角最大

这是一个来自“网络”的关于光的折射的示意图，光波从“光密介质”入射“光疏介质”时折射角大于入射角，当入射角一定时，光入射光速越大的“光疏物质”在界面上产生的折射角越大，或者说“扩散越大”。由此，声波在以同一入射角入射其他介质时，入射材料的声速越大，应该折射角越大、扩散越大；在“水、铝、铜和有机玻璃”四种介质中声速最大的应该是“铝”，“铜”稍次，因此超声探头同样入射四种介质时，在“铝”中扩散最大。

『陆』 请问如何扩大超声探头的发散角能不能利用超声探头的发散角进行检测 有用过凸面探头的么谢谢

可以用moldfliw分析。当其中的热量散失足够缓慢，使其足够扩散到每根电线，选用尼康520广角镜头加柯达63版珍藏版胶卷，你就能制作出能照射363度的超级广角探头。

『柒』 超声波传感器工作原理及应用

汽车电子测距方法一般分为四种形式:超声波、激光、毫米波和CCD摄像机。测距传感器安装在汽车的车道辅助系统、停车辅助系统、制动力辅助系统和主动巡航系统中，大多采用超声波传感器。超声波是指工作频率在20kHz以上的机械波。超声波传感器具有发射和接收声波的双重功能，因此被称为集成传感器。

1.超声波传感器的结构原理目前，压电超声波传感器常用于汽车上。超声波传感器的关键部件是塑料或金属外壳内的压电芯片，它通过两根导线与控制器连接，通过导线将发射的电信号和返回的电信号传输给控制器。压电超声传感器是通过压电晶体的共振来工作的。超声波传感器内部有两个压电晶片和一个共振板。脉冲信号施加到它的两极。当其频率等于压电晶片的自然振荡频率时，压电晶片就会发生谐振，带动共振板振动，从而产生超声波。相反，如果在两个电极之间没有施加电压，当共振板接收到回声时，它迫使压电晶片振动，并将机械能转换成电信号，然后它就变成了超声波接收器。

总之，超声波传感器既能发射超声波，又能接收超声波。发射超声波时，电能转化为超声波；当接收到回波时，它将超声波的振动转换成电信号，因此被称为“超声波换能器”

超声波发射器向某个方向发射超声波，同时开始计时。超声波在空空气中传播，途中遇到障碍物立即返回。超声波接收器在接收到反射波后立即停止计时。超声波在空气体中的传播速度为340 m/s，根据定时器记录的时间t，通过逻辑电路的处理和计算，可以计算出发射点与障碍物的距离，计算公式如下:

L=3401/2，其中L为测点与被测障碍物的距离；30是超声波在空气体中传播的近似速度；1是超声波遇到障碍物后从发射器到接收器的时间。
2.超声波传感器功能性能特征

由于圆形压电晶片的结构特点，其发射的超声波具有一定的指向性，波束的截面类似于椭圆，因此探测范围有限，探测角度为水平面120°，垂直面60°。

超声波传感器的优点

(1)结构简单，制造方便，成本低。

②超声波对雨雪雾有很强的穿透力，在恶劣天气下也能工作。

③超声对光和颜色不敏感，可用于识别透明和反射性差的物体。

④不易受环境电磁场干扰。

超声波传感器的缺点

①测距速度不如激光测距和毫米波测距。

②超声波有一定的扩散角，只能测量距离，不能测量方位，只能低速使用，汽车前后保险杠不同方位必须安装多个超声波传感器。③发射信号和余震信号都会覆盖或干扰回波信号，因此低于一定距离就会失去探测功能，这也是普通超声波传感器的探测距离必须大于30cm的原因之一，如果小于这个距离，系统就无法探测到障碍物。因此，更好的解决方案是在安装超声波传感器的同时安装摄像头。

@2019

『捌』 超声波探头有哪些性能指标各是什么含义

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。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标包括： （1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 （2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 （3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。

『玖』 直探头和斜探头发射的超声波有什么不同

直探头与斜探头产生的都是纵波，但是直探头发射的是纵波，让其进入被测材料后发生扩散，测量扩散角；斜探头让纵波以一定角度斜射入样品，做到发射的只是横波，横波还要多测量一个折射角。

『拾』 关于超声波的

我们的耳朵只能分辨频率为二十至二万赫的声音，频率比人的听频范围高的声波就叫做超声波。不同的动物可听到的声波频率范围不尽相同。狗可以听到一些超声波，所以狗只训练员可以用超声波哨子呼唤狗儿。超声波对于蝙蝠更为重要，这种动物是靠超声波来「看」世界的！
蝙蝠先会发出一连串超声的尖叫声，声波遇到障碍物便会反射，就像我们向山谷拍手会听到回声一样。由于超声波的频率高，相对较少出现绕射现象，所以回声十分清晰。蝙蝠分析回声的方向和回传时间，便可以知道环境的精确图像。人们根据蝙蝠「看」事物的原理，发明了声纳探测器，用来测量水深。船只上的发射器先向海底发射超声波，再由另一些仪器接收和分析反射回来的讯息，从而得到整个海床的面貌。
医学的超声波扫描术可说是超声波最重要的应用。超声波扫描不涉及有害的辐射，远比 X-射线等检验工具安全，所以常用于产前检查 (右图)。医生会将一个发出高频超声波 (频率为1-5 兆赫) 的手提换能器，贴着母亲的肚皮进行扫描。声波到达各种身体组织的边界时会有不同程度的反射 (例如液体及软组织的边界、软组织及骨的边界)。接收器收到反射波，便可计算出反射的强度及反射面的距离，以分辨不同的身体组织，并得到胎儿的影像。接收器使用了压电的原理，把超声波所产生的压力转变成电子讯号，再输送到仪器分析。超声波扫描可以帮助医生量度胎儿的大小以确定产期，检查胎儿的性别、生长速度、头的位置是否正常向下、胎盘的位置是否正常、阳水是否足够，与及监察抽阳水的过程，以保障胎儿的安全等。此外，超声波扫描术也用于妇科检查，它可以帮助医生有效地把生长在乳房或卵巢的恶性组织分辨出来。
超声波扫描术的两个重要分支-多普勒超声波扫描术和立体超声波成像技术，更扩大了超声波在医学上的用途。
多普勒超声波扫描术已应用了颇长的时间，这技术利用了波动的多普勒效应。反射超声波物体的运动，会改变回声的频率；当物体正向着接收器移动时，频率便会升高，相反当物体正在远去时，频率便会降低。从回声的频率改变，仪器便可计算到物体的运动速度。多普勒超声波扫描术主要用于检查血液在心脏及主要动脉中的流动速度。血液的流动情况会以一个颜色的影像显示出来，不同的颜色代表不同的流速 (右图)。这有助医生及早发现胎儿先天性心脏毛病。
立体超声波成像技术是很新的技术。检查员首先从多个不同角度拍摄胎儿的二维超声波影像，然后利用计算机技术合成胎儿的立体影像。利用这技术可清晰地显示胎儿的样貌 ,甚至摄录到胎儿细致如踢脚或转身等动态，实在为准父母带来不少惊喜。外表的缺憾如兔唇、多指甚至细如斑痣等都可以清楚地显示出来。立体成像技术将会成为未来超声波技术研究的重点。
此外，高频的超声波带有强大的振动能。将超声波入射载满水的容器，再放入需要的清洗的对象，水的振动便可去除对象上的尘垢，而不需直接接触对象的表面。眼镜公司替我们洗眼镜时就是用这种方法。如果将高能超声波聚焦，能量甚至足以震碎石块，所以可以用来击碎体内结石，使患者免受手术之苦。