从超声波的行进方向来看，超声波传感器的应用有两种基本类型，如图9-18 所示。当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。当超声发射器与接收器分别置于被测物同侧时为反射型，反射型可用于接近开关、测距、测液位或料位、金属探伤以及测厚等。下面简要介绍超声波传感器在工业中的几种应用。

图9-18　超声波传感器应用的两种基本类型

(a)　透射型；(b)反射型

1)超声波探伤

超声波探伤是无损探伤技术中的一种主要检测手段。它主要用于检测板材、管材、锻件和焊缝等材料中的缺陷(如裂缝、气孔、夹渣等)、测定材料的厚度、检测材料的晶粒、配合断裂力学对材料使用寿命进行评价等。超声波探伤因具有检测灵敏度高、速度快、成本低等优点，而得到人们普遍的重视，并在生产实践中得到广泛的应用。

超声波探伤方法多种多样，最常用的是脉冲反射法。而根据超声波波形的不同，脉冲反射法又可分为纵波探伤、横波探伤和表面波探伤。

(1)纵波探伤。纵波探伤使用直探头。测试前，先将探头插入探伤仪的连接插座上。探伤仪面板上有一个荧光屏，通过荧光屏可知工件中是否存在缺陷、缺陷大小及缺陷的位置。测试时探头放于被测工件上，并在工件上来回移动进行检测。探头发出的纵波超声波，以一定速度向工件内部传播，如工件中没有缺陷，则超声波传到工件底部才发生反射，在荧光屏上只出现始脉冲T 和底脉冲B，如图9-19(a)所示。如工件中有缺陷，一部分声脉冲在缺陷处产生反射，另一部分继续传播到工件底面产生反射，在荧光屏上除出现始脉冲T 和底脉冲B 外，还出现缺陷脉冲F，如图9-19(b)所示。荧光屏上的水平亮线为扫描线(时间基线)，其长度与工件的厚度成正比(可调)，通过缺陷脉冲在荧光屏上的位置可确定缺陷在工件中的位置。也可通过缺陷脉冲的幅度的高低来判别缺陷当量的大小。如缺陷面积大，则缺陷脉冲的幅度就高，通过移动探头还可确定缺陷的大致长度。

图9-19　超声波探伤

(a)无缺陷时超声波的反射及显示的波形；(b)有缺陷时超声波的反射及显示波形

(2)横波探伤。横波探伤多采用斜探头进行探伤。超声波的一个显著特点是：当超声波波束中心线与缺陷截面积垂直时，探头灵敏度最高，但如遇到如图9-20 所示的缺陷时，用直探头探测虽然可探测出缺陷存在，但并不能真实反映缺陷大小。如用斜探头探测，则探伤效果比较好。因此，在实际应用中，根据不同缺陷性质、取向，采用不同的探头进行探伤。有些工件的缺陷性质及取向事先不能确定，为了保证探伤质量，则应采用几种不同探头进行多次探测。

图9-20　横波单探头探伤

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图9-21　表面波探伤

(3)表面波探伤。表面波探伤主要是检测工件表面附近的缺陷存在与否，如图9-21 所示。在超声波的入射角α 超过一定值后，折射角β 可达到90°，这时固体表面受到超声波能量引起交替变化的表面张力作用，质点在介质表面的平衡位置附近做椭圆轨迹振动，这种振动称为表面波。当工件表面存在缺陷时，表面波被反射回探头，可以在荧光屏上显示出来。

2)超声波流量计

超声波流量计原理图，如图9-22 所示。在被测管道上下游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和接收探头(F1，T1)、(F2，T2)，其中(F1，T1)的超声波是顺流传播的，而(F2，T2)的超声波是逆流传播的。根据这两束超声波在流体中传播速度的不同，采用测量两接收探头上超声波传播的时间差、相位差或频率差等方法，可测量出流体的平均速度及流量。

图9-22　超声波流量计原理图

设超声波传播方向与流体流动方向的夹角为α，流体在管道内的平均流速为υ，超声波在静止流体中的声速为c，管道的内径为d。则超声波由F1至T1的绝对传播速度为υ1=c+υcosα，超声波由F2至T2的绝对传播速度为υ2=c-υcosα。超声波顺流与逆流传播的时间差为

因为υ＜＜c，所以

则

体积流量约为

由式(9-11)和式(9-12)可知，流速υ 及流量qV 均与时间差Δt 成正比，而时间差可用标准时间脉冲计数器来实现。