ما هي مزايا وعيوب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية؟

تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في التصنيع والطاقة الكهربائية والمعادن لقياس مواد البناء والمواد الكيميائية والمواد الغذائية والسيارات والتخزين والسفن والمنسوجات والنقل والتنقيب ومستوى السائل، وذلك بسبب دقة القياس العالية والتشغيل المستقر وتعويض درجة الحرارة. في صناعات مثل مراقبة المستوى، واكتشاف تدفق القناة المفتوحة، ومعالجة الأغذية بالروبوتات، يمكن قياس المواد السائلة بالإضافة إلى قياس مستوى السائل في صناعة المواد الصلبة.

أولا وقبل كل شيء، دعونا نتحدث عن مبدأ العمل مستشعر قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية : تم تطوير أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية باستخدام خصائص الموجات فوق الصوتية. تتكون مجسات الموجات فوق الصوتية بشكل أساسي من رقائق كهرضغطية يمكنها إرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية. يستخدم مولد الموجات فوق الصوتية الكهرضغطية في الواقع رنين البلورة الكهرضغطية للعمل. تحتوي على رقاقتين كهرضغطية ولوحة رنين. عندما يكون تردد إشارة النبض مساوياً لتردد التذبذب الطبيعي للرقاقة الكهرضغطية، فإن الرقاقة الكهرضغطية سوف يتردد صداها وتدفع لوحة الرنين إلى الاهتزاز لتوليد موجات فوق صوتية. على العكس من ذلك، إذا لم يتم تطبيق أي جهد بين القطبين الكهربائيين، فعندما تستقبل لوحة الرنين الموجات فوق الصوتية، فإنها ستضغط على الشريحة الكهرضغطية لتهتز وتحول الطاقة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية، وبعد ذلك تصبح جهاز استقبال بالموجات فوق الصوتية. تستخدم مجسات الموجات فوق الصوتية منخفضة الطاقة في الغالب للكشف. لديهم العديد من الهياكل المختلفة. ويمكن تقسيمها إلى مجسات مستقيمة (موجات طولية)، مجسات مائلة (موجات عرضية)، مجسات سطحية (موجات سطحية)، مجسات موجة لامب (موجة لامب)، ومسابير مزدوجة (مسبار واحد يستقبل، مسبار واحد يستقبل).

ثانيا، هناك العديد من المزايا للاستخدام خصائص مستشعر المسافة بالموجات فوق الصوتية لقياس الأشياء. وذلك لأن الموجات فوق الصوتية لها خصائص التردد العالي، والطول الموجي القصير، وظاهرة الحيود الصغيرة، وخاصة الاتجاه الجيد، ويمكن أن تصبح أشعة وتنتشر بشكل اتجاهي. تتمتع الموجات فوق الصوتية بقدرة كبيرة على اختراق السوائل والمواد الصلبة، خاصة في المواد الصلبة غير الشفافة لأشعة الشمس. ويمكن أن تصل إلى عمق عشرات الأمتار. عندما تضرب الموجات فوق الصوتية الشوائب أو الواجهة، فإنها ستنتج انعكاسًا كبيرًا لتشكل صدى، ويمكن أن تنتج تأثير دوبلر عندما تضرب جسمًا متحركًا. تسمى أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التي تم تطويرها بناءً على خصائص الموجات فوق الصوتية 'أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية' وتستخدم على نطاق واسع في صناعة الدفاع الوطني والطب الحيوي.

ومع ذلك، نظرًا لأن نقطة كوري للمواد الكهرضغطية مرتفعة نسبيًا بشكل عام، فإن مستشعر الموجات فوق الصوتية المستخدم في مجسات الموجات فوق الصوتية التشخيصية لديه طاقة منخفضة ودرجة حرارة تشغيل منخفضة، ويمكن أن يعمل لفترة طويلة دون فشل. درجة حرارة مجسات الموجات فوق الصوتية الطبية مرتفعة نسبيًا وتتطلب معدات تبريد منفصلة. تعتمد الحساسية بشكل أساسي على رقاقة التصنيع نفسها. معامل الاقتران الكهروميكانيكي كبير والحساسية عالية؛ على العكس من ذلك، فإن الحساسية منخفضة. هناك ثلاثة أسباب:

1. تردد أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الحالية ثابت نسبيًا. على سبيل المثال، لا يمكن استخدام أجهزة الاستشعار 40 كيلو هرتز إلا عند 38-42 كيلو هرتز، والترددات الأخرى مماثلة. في الوقت الحاضر، لا توجد تقريبًا أجهزة استشعار ذات نطاق تردد واسع، مثل 40 كيلو هرتز إلى 500 كيلو هرتز. 

2. جهد القيادة مرتفع نسبيًا، بشكل عام بين 100Vp-p و1500Vpp. في العديد من المعدات ذات الجهد المنخفض، تكون هناك حاجة إلى محولات نبضية لتعزيز الجهد، ولكنها ستجلب أيضًا بعض المشاكل المعقدة. سيكون من الأفضل أن يكون هناك مستشعرات ذات جهد منخفض 3 ~ 5 فولت (طاقة أعلى)؛

3. يجب أن تكون الحساسية أعلى:

ويمكن ملاحظة أن يمكن لجهاز استشعار مستوى الموجات فوق الصوتية الصناعية أن يصدر ويستقبل ويحلل الصوت الذي لا تستطيع آذاننا البشرية اكتشافه. فيما يتعلق بالكشف، يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية تحقيق نطاق بالموجات فوق الصوتية، والكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية وغيرها من المهام، والتي يمكن استخدامها للكشف عن السفن الغارقة في الغواصات، وغواصات العدو وعرض الإصابات الداخلية المعدنية. ويمكن تطبيقها على مجالات تقنية مختلفة مثل الصناعة والزراعة والصناعة الخفيفة والعلاج الطبي، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بحياتنا. أما بالنسبة لتحليل بعض مزايا وعيوب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. إذا كنت لا تزال مهتمًا جدًا بمزايا وعيوب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، فيمكنك أيضًا استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بنفسك. تعرف على مزايا وعيوب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية خلال فترة زمنية. إذا اكتشفت كيفية حل أوجه القصور في أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أثناء عملية استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، فيمكنك أيضًا استشارة الباحثين المحترفين في أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ذات الصلة على موقع الويب.