由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在各种领域的研制上也得到了广泛的应用。
主要应用方面有超声波清洗、焊接、超声波液位计、明渠流量计、流量计、倒车雷达。
金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事。如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波,清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢,能够很快清洗干净。
根据同样的道理也可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品,甚至水库大坝,检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。
倒车雷达,即“倒车防撞雷达”,也叫“泊车辅助装置”,主要由超声波传感器、控制器和显示器等部分组成。能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。
主要应用方面有超声育种、超声陈化等。
糖类是植物体内的主要成分之一,可溶性糖主要指的是单糖和低聚糖。单糖的磷酸在植物细胞中的含量不高,但它们都是光合作用及呼吸作用过程中的主要中间产物。在代谢过程中极为重要。经声波刺激后,根系中的可溶性糖含量比对照组高大约29.6%。丰富的蛋白质是细胞进行一系列生理活动的物质基础,经过声波刺激后,根系中的可溶性蛋白增加了35.3%,高水平的可溶性蛋白质含量保证了细胞旺盛的分裂生长能力。这说明了经过声波刺激后,植物根部细胞分裂旺盛,生长能力强。
主要应用方面有:B超声、胎心仪、多普勒血流仪。
声波在超声诊断中成像的基本原理主要依靠其本质及其携带的人体内部的声学物理信息。超声波的本质是高频变化的压力波,其频率超过成人听觉阈值的上限,以波动形式在介质内传播,超声波携带声能并可转至传播物质体,回声及穿透波中包含传播物质中的声学物理信息。 人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的,健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样。因此平常说的“B超”就是根据内脏反射的超声波成像,帮助医生分析体内的病变。 超声检查具有很多其他检查无可比拟的优势。可以获得丰富的人体组织信息,切面图像近似于真实解剖,对脏器的活动、解剖结构可实时观察,又可以及时取得结果,反复多次的观察,并且是一种无放射性的检查。超声又是一种极其便捷的检查手段,可以用于急诊、床旁、手术室等。
超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大。在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理。对于咽喉炎、气管炎等疾病,药力很难达到患病的部位。利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够增进疗效。利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎,也就是超声波碎石。
主要应用方面有:探测声纳、定位声纳、水潜艇通信、水下干扰。
超声波传感器可以对集装箱状态进行探测。将超声波传感器安装在塑料熔体罐或塑料粒料室顶部,向集装箱内部发出声波时,就可以据此分析集装箱的状态,如满、空或半满等。
俗话说“隔墙有耳”,这说明声波能够绕过障碍物。但是,波长越短,这种绕射现象越不明显,因此,超声波基本上是沿直线传播的,可以定向发射。如果渔船载有水下超声波发生器,它旋转着向各个方向发射超声波,超声波遇到鱼群会反射回来,渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了。这种仪器叫做声纳。声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇,测量海水的深度。
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20KHz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
本实验旨在让学生了解超声波的作用,和超声波传感的基本原理和使用方法。让学生有更加灵活的概念去思考生活给我们带来的启发。
a> 实验开始时,电脑通过网线连接实验箱的服务器。通过在浏览器输入固定IP地址192.168.87.222进入本实验。
b> 实验配置:网页后台会把学生输入的数据发送给服务器,服务器收到数据后,通知数据采集控制器进入实验状态。
c> 实验开始:数据采集控制器将超声波传感器的数据采集上报给服务器,服务器根据学生在网页上设置的条件执行相应的操作。如果条件不满足,则不执行操作;如果条件满足,则通知数据采集与控制器控制电机转和蜂鸣器响。
实验通信流程图如下所示:
由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。本实验则简单模拟一个简单的超声波测距的实验。
1>将超声波、声音传感器插入实验箱相应的位置。
2>用网线将实验箱与电脑连接起来。
3>打开实验箱电源,等LED8(第八个led灯)常亮,说明实验箱初始化成功。
4>初始化成功后,打开浏览器输入:192.168.87.222,登录成功,呈现的是物联网实验箱目录界面。
5>选择实验四,进入超声波实验。
6>了解实验背景和介绍后,进入效果演示界面,直观感受此实验在生活中的运用。
7>进入实验配置界面,可以使用默认配置,也可选择更改自行配置。
8>配置完成后,在实验箱上进行相应操作(改变距离,可用手挡在着超声波传感器前移动),观察相应输出呈现效果。
详细步骤请查看配置详情。
1.配置逻辑中最简单是一条输入命令一条输出命令,即一个触发条件对应一个响应方式。
当希望配置多个触发条件一个响应方式或者一个触发条件多个响应方式时,点击方框内的加号和减号,可以进行条件的增加和删除。如图1-1所示配置表示,超声波感应器感应到有人距离大于1m且小于3m的时候电机会正转。
2.如图1-2所示配置表示,超声波感应器感应到有人距离大于1m且小于3m的时候电机会正转且蜂鸣器会报警。
3.同理也可以配置多个触发条件对应多个响应方式。如果希望配置或关系的命令时,则应点击方框外的加号和减号进行条件的增加和减少。如图1-3所示配置表示,超声波感应器感应到有人距离大于1m蜂鸣器会响,或者小于3m的时候电机会正转。
4.点击发送后就可以在实验箱上观察是否控起、观察颜色变化。若要重新配置,则点击刷新配置按钮刷新一下即可。