تطبيق أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

جوهر محول الطاقة الصوتي تحت الماء عبارة عن رقاقة كهرضغطية في غلافها الخارجي، وهناك أنواع عديدة من المواد التي تشكل الرقاقة. ويختلف حجم الرقاقة، مثل القطر والسمك، لذلك يختلف أداء كل مسبار ويجب معرفة أدائه قبل الاستخدام.

مؤشرات الأداء الرئيسية لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي كما يلي:

(1) تردد العمل. تردد التشغيل هو تردد الرنين للرقاقة الكهرضغطية. عندما يكون تردد الجهد المتردد المطبق عليه مساوياً لتردد الرنين للرقاقة، يكون خرج الطاقة هو الأكبر وتكون الحساسية أيضًا هي الأعلى.

(2) درجة حرارة العمل. نظرًا لأن نقطة كوري للمواد الكهرضغطية مرتفعة بشكل عام، خاصة يستخدم محول طاقة مسبار العمق للكشف قوة صغيرة من مستشعر الموجات فوق الصوتية، ودرجة حرارة التشغيل منخفضة نسبيًا، ويمكن تنفيذ العمل لفترة طويلة دون فشل.

(3) الحساسية. ويعتمد بشكل أساسي على تصنيع الرقاقة نفسها، كما أن معامل الاقتران الكهروميكانيكي كبير والحساسية عالية.

تطبيق الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

ال يعتمد محول الطاقة الكهرضغطية بالموجات فوق الصوتية مبدأ تحديد موضع الصدى بالموجات فوق الصوتية، ويستخدم تقنية قياس الفارق الزمني للكشف عن المسافة بين المستشعر والهدف، ويعتمد مستشعر الموجات فوق الصوتية ذو الزاوية الصغيرة والمنطقة العمياء الصغيرة، والذي يحتوي على قياس دقيق، بدون اتصال، مقاوم للماء، مضاد للتآكل، منخفض التكلفة، إلخ. المزايا، والتي تنطبق بشكل أساسي على مستوى السائل، والمستوى، والكشف عن المستوى، وما إلى ذلك. المبدأ الأساسي لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هو أن النظام يرسل نبضًا بالموجات فوق الصوتية من مستشعر الإرسال، و ينعكس الجسم ويعاد إلى مستشعر الاستقبال، ويتم اكتشاف نبض الموجات فوق الصوتية من الانبعاث. وبحلول الوقت اللازم للاستقبال، واستنادًا إلى سرعة الصوت في الوسط، يمكن الحصول على المسافة من المستشعر إلى الجسم الذي يتم قياسه لتحديد الموضع. مع الأخذ في الاعتبار تأثير درجة الحرارة المحيطة على سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية، يتم تصحيح سرعة الانتشار بواسطة طريقة تعويض درجة الحرارة لتحسين دقة القياس.

يتم قياس محول الطاقة لمقياس التدفق بعدة طرق، مثل اختلاف سرعة الانتشار، وتحول سرعة الموجة، وتأثير دوبلر، والاستماع إلى التدفق. ومع ذلك، فإن الطريقة الحالية المستخدمة على نطاق واسع هي بشكل أساسي طريقة فرق وقت الانتشار بالموجات فوق الصوتية.
عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية في السائل، تختلف سرعة الانتشار في السائل الثابت عن السائل المتدفق. ومن خلال هذه الخاصية يمكن تحديد سرعة السائل، ومن ثم يمكن معرفة معدل تدفق السائل حسب مساحة المقطع العرضي لسائل خط الأنابيب.

تتميز محولات الطاقة لقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بخصائص عدم إعاقة تدفق السوائل. هناك أنواع عديدة من السوائل التي يمكن قياسها. سواء كان سائلًا غير موصل، أو سائلًا عالي اللزوجة، أو سائلًا ملاطيًا، فيمكن قياسه طالما أنه يمكنه نقل الموجات فوق الصوتية. يمكن استخدام أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لقياس مياه الصنبور والمياه الصناعية والمياه الزراعية وما شابه. كما أنه مناسب لقياس معدلات التدفق مثل المجاري وقنوات الري الزراعي والأنهار.

تستخدم طريقة الدوبلر مبدأ الدوبلر الصوتي لتحديد معدل تدفق السائل عن طريق قياس دوبلر بالموجات فوق الصوتية للتشتت في سائل غير منتظم، وهي مناسبة لقياس تدفق السوائل بما في ذلك الجسيمات والفقاعات العالقة. تستخدم طريقة الارتباط التكنولوجيا ذات الصلة لقياس معدل التدفق. من حيث المبدأ، دقة القياس بهذه الطريقة مستقلة عن سرعة الصوت في السائل، وبالتالي لا علاقة لها بدرجة حرارة السائل وتركيزه، وبالتالي فإن دقة القياس عالية ونطاق التطبيق واسع. ومع ذلك، فإن سعر المترابط باهظ الثمن والخط معقد. يمكن التغلب على هذا العيب بعد تعميم المعالج الدقيق. طريقة الضوضاء (طريقة الاستماع) هي مبدأ يستخدم الضوضاء الناتجة عندما يرتبط تدفق السائل في الأنبوب بسرعة تدفق السائل، ويكشف معدل التدفق أو قيمة معدل التدفق عن طريق الكشف عن الضوضاء. الطريقة بسيطة، والمعدات رخيصة، ولكن الدقة منخفضة.

فحص مستشعر الموجات فوق الصوتية
بالنسبة للموجات فوق الصوتية عالية التردد، نظرًا لطولها الموجي القصير، ليس من السهل إنتاج الحيود، وسيكون لها انعكاس واضح عندما تواجه شوائب أو واجهات. لديها اتجاهية جيدة ويمكن أن تكون اتجاهية وتنتشر كأشعة. لديها توهين صغير في السائل والصلب، وترتدي. من خلال القوة الكبيرة. هذه الخصائص تجعل الموجات فوق الصوتية أداة مهمة للاختبارات غير المدمرة.

(1) طريقة الاختراق. طريقة الاختراق هي طريقة للحكم على الجودة الداخلية لقطعة الشغل بناءً على تغير الطاقة بعد اختراق الموجات فوق الصوتية لقطعة الشغل. تستخدم طريقة الاختراق مجسين استشعار بالموجات فوق الصوتية لوضعهما على الجانب الآخر من قطعة العمل، أحدهما لنقل الموجات فوق الصوتية والآخر لاستقبال الموجات فوق الصوتية. يمكن أن تكون الموجة المرسلة موجة مستمرة أو موجة نبضية. في الكشف، عندما لا يكون هناك عيب في الشغل، تكون طاقة الاستقبال كبيرة، وقيمة إشارة العداد كبيرة؛ عندما يكون هناك عيب في قطعة العمل، ينعكس جزء من الطاقة، وتكون طاقة الاستقبال صغيرة، وتكون قيمة إشارة العداد صغيرة. ووفقا لهذا التغيير، يمكن الكشف عن العيوب الداخلية لقطعة الشغل.

(2) كشف الخلل العاكس. اكتشاف العيوب العاكسة هو وسيلة للكشف عن العيوب عن طريق الاختلاف في انعكاس الموجات فوق الصوتية في قطعة العمل. فيما يلي مثال على انعكاس النبض الأساسي للموجة الطولية لتوضيح مبدأ الكشف.