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超声波传感器在墙面平整度测量中的应用 - 新世联传感器

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更新日期:  2013-7-8 14:57:25
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一、引言

在建筑施工中,墙面的平整度是评判建筑物质量的重要指标之一。关于墙地砖的质量指标,表 面平整度也是重要的几何精度之一。房屋装修中,墙 面刮腻子的主要作用之一也是提高平整度。由此可见 墙面平整度测量的重要性和普遍性。随着测试技术要 求的不断提高,对表面微观形貌的测试是精密测量技 术的一个重要分支,近年来已经得到了很大的发展。

目前,墙面平整度测试的方法主要有接触式测量 和非接触式测量[1]。接触式测量,其测量原理直观, 物理图像清晰,因此被广泛采用;缺点是其测量结果 不仅与被测表面的轮廓有关,还受接触面几何形状、 测量处应力大小的影响,对膜的表面易造成损伤。非 接触式测量伩器一般需要借助光学设备[2],具有测量 速度快、对表面无损伤的优点,已得到广泛应用;但 缺点是受环境光线、接触面反射率强弱影响很大,数 据处理复杂。

超声波传感器具有原理简单、测量噪声小、设计 灵活、价格低廉等特点,已在许多物理量的测量(如 距离、流速、结构等)中获得成功应用。由于超声波 指向性好、能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远, 经常用于距离的测量,是一种非接触测距技术。其优

点是测量迅速方便、计算简单、易于做到实时控制, 在测量精度方面能达到工业实用的要求[3],可以应用 于平整度的测量中且不受光学环境的影响[1。

本文通过分析超声波传感器的工作原理,设计出 实验测量方案,定量分析了不同反射率的被测墙面、 传感器的轴间距对输出的具体影响。在实际测量中被 测物、轴间距预先设定不可随时更改,这就需要选定 合适的测量点。本文中我们研究了其对测量的影响, 给出了参考值,有助于实际测量。

二、工作原理及测量方案

物体的振动是产生波的源泉。波的频率取决于物 体的振动频率。超声波是一种振动频率高于声波的机 械波(高于20kHz),通常以纵波的方式在弹性介质 内传播。超声波碰到杂质或分界面会产生显著的反射 形成反射波,碰到活动物体能产生多普勒效应。超声 波在空气中传播的速度为:

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