2。2超声波传播的速度

质点的振动方向和波的传播方向是垂直的波是横波；质点的振动方向和波的传播方向是一致的波是纵波。

介质的密度和弹性的性质影响着超声波传播速度。

在气体中和液体中的时候，超声波的传播速度为

                      式（2-1） 

公式中  ——介质密度；  ——绝对压缩系数。

式（2-1）可以计算出在空气中的时超声波的传播速度，它的传播速度为： 。（T是环境温度）。纵波和横波都会对超声波在固体中的传播速度造成一定的影响。

（1）纵波

纵波在固体中的传播速度是这个固体的形状有这密切的关系：

 （细棒）                  式（2-2） 

　   （薄板）              式（2-3） 

 　（无限介质）  　式（2-4） 

    式子中 E表示的是杨氏模具；μ表示的是泊松系数；K表示的是体积弹性模      具；G表示的是剪片弹性模。

（2）横波

 　　   （无限介质）      式（2-5） 

    当超声波的传播介质为固体的时候， 是处在0到5之间，这样的话，我们就可以在通常情况下将横波的声速假定成为纵波的声速的二分之一了。

2。3超声波的物理特性论文网

我们都知道超声波其实是有两种方式可以用来传播的，反射是一种，另外一种就是折射。入射波接触到两种介质的特点是不同的，有一些是反射出去，另外一些通过介质的界面，在相邻的媒介中接着传播，如图2-1所示。

图 2-1  声波的反射

(1) 超声波的反射与折射             

当超声波从一个介质进入另一种介质性质不同的表面声波将反映出的一部分，和其他波将穿透界面的一部分，在相邻的继续传播如图2-1所示。声波反射系数与透射系数分别由以下两个公式得出：

公式中： ——声波的入射角和反射角；

 ——两种不同介质的阻抗性能，  ——反射波与折射波的速度。则有

当当入射表面与超声波垂直时，那么 ，可得出：

若sin > 的话，入射波则反射完全，相邻两个介质没有折射波的存在。

2。3超声波传感器

超声波传感器在大体上可以归结为两类：磁致伸缩传感器、电致伸缩传感器。电致伸缩传感器是主要由双压电陶瓷制成的，可逆性是电致伸缩传感器自身所具有的特点之一。

超声波传感器的内部的结构和外部的结构，如图2-2和图2-3所示。

           图 2-2 内部结构                         图 2-3 外部结构

2。4 超声波测距的系统原理

在超声波检测的电路中，方波输出脉冲是由发射端获得的，方波输出脉冲是发射超声波时间间隔。所以随着发射的距离越来越远远，脉冲宽度也会随之变的会越来越宽。以下是几种超声波测距的方法：1．平均电压输出脉冲（即：电压的振幅和发射的距离是成正比的，而且这个比值也是固定的，我们只要通过测量电压就能够获得测量距离）；2．测量出输出的脉冲的宽度（即：超声波的发送的时间和超声波的接收的时间间隔，然后根据测量距离公式： v *t / 2来计算。）

设计超声波测距算法：空气中的声波的传播速度是与340m/s非常接近的。如图2 -4所示：X1表示的是声波的发射时刻,X2表示的是声波返回的时刻，|X2-X1|则表示的是两者的时间差，L=[340m/s×|X2-X1|]/2,假设X2 - X1 = 0。04秒，340 x 0。04 = 13。6米。所以在13。6米的时候，从超声直到满足反射器返回的距离。超声波的测距原理，如图2-4所示。