Што такое ультрагукавыя датчыкі-пераўтваральнікі

Датчыкі ультрагукавога пераўтваральніка, распрацаваныя з выкарыстаннем характарыстык ультрагукавых хваль. Ультрагук - гэта механічная хваля з больш высокай частатой вібрацыі, чым гукавыя хвалі. Ён генеруецца вібрацыяй мікрасхемы пераўтваральніка пад дзеяннем напругі. Ён мае высокую частату, кароткую даўжыню хвалі, невялікую дыфракцыйную з'яву, асабліва добрую накіраванасць і можа быць накіраваны ў прамяні. Распаўсюджванне і іншыя характарыстыкі. Ультрагукавыя хвалі валодаюць вялікай здольнасцю пранікаць праз вадкасці і цвёрдыя рэчывы, асабліва ў цвёрдыя рэчывы, непразрыстыя для сонечнага святла. Ён можа пранікаць на глыбіню ў дзясяткі метраў. Калі ультрагукавая хваля трапляе на прымешку або паверхню падзелу, яна стварае значнае адлюстраванне, утвараючы рэха, і можа ствараць эфект Доплера, калі трапляе на рухомы аб'ект. Датчыкі, распрацаваныя на аснове ультрагукавых характарыстык, называюцца «ультрагукавымі датчыкамі» і шырока выкарыстоўваюцца ў прамысловасці, нацыянальнай абароне і біямедыцыне.

кампанент

Ультрагукавыя пераўтваральнікі ў асноўным складаюцца з п'езаэлектрычных пласцін, датчык ультрагукавога дыяпазону можа перадаваць і прымаць ультрагукавыя хвалі. Для выяўлення ў асноўным выкарыстоўваюцца ультрагукавыя датчыкі малой магутнасці. Ён мае мноства розных структур, якія можна падзяліць на прамы зонд (падоўжная хваля), касы зонд (папярочная хваля), зонд павярхоўнай хвалі (павярхоўная хваля), зонд хвалі Лэмба (хваля Лэмба), двайны зонд (адзін зонд перадаецца, адзін зонд прымаецца) Пачакайце.

Прадукцыйнасць

Ядром ультрагукавога зонда з'яўляецца a мікрасхема п'езаэлектрычнага ультрагукавога датчыка ў пластыкавай або металічнай абалонцы. Матэрыялаў, якія складаюць пласціну, можа быць шмат. Памер пласціны, напрыклад дыяметр і таўшчыня, таксама адрозніваюцца, таму прадукцыйнасць кожнага зонда адрозніваецца, мы павінны ведаць яго прадукцыйнасць перад выкарыстаннем. Да асноўных паказчыках працы ультрагукавых датчыкаў можна аднесці:

працоўная частата

Працоўная частата - гэта рэзанансная частата п'езаэлектрычнай пласціны. Калі частата напругі пераменнага току, якая падаецца на абодва яго канцы, роўная рэзананснай частаце мікрасхемы, выхадная энергія будзе найбольшай, а адчувальнасць - самай высокай.

Працоўная тэмпература

Паколькі кропка Кюры п'езаэлектрычных матэрыялаў звычайна адносна высокая, асабліва для ультрагукавых зондаў для дыягностыкі

Ультрагукавой датчык

Магутнасць невялікая, таму рабочая тэмпература адносна нізкая, і ён можа працаваць доўга без збояў. Тэмпература медыцынскіх ультрагукавых датчыкаў адносна высокая і патрабуе асобнага халадзільнага абсталявання.

Адчувальнасць

У асноўным гэта залежыць ад вытворчасці самой пласціны. Электрамеханічны каэфіцыент сувязі вялікі, а адчувальнасць высокая; наадварот, адчувальнасць нізкая.

Накіраванасць

Дыяпазон выяўлення ультрагукавога датчыка

асноўнае прымяненне

Тэхналогія ультрагукавога зандзіравання прымяняецца ў розных аспектах вытворчай практыкі, і прымяненне ў медыцыне з'яўляецца адным з асноўных прымянення ультрагукавых датчыкаў. Далей выкарыстоўваецца медыцына ў якасці прыкладу для ілюстрацыі прымянення тэхналогіі ультрагукавога зандзіравання. Прымяненне п'езаэлектрычнага ультрагукавога пераўтваральніка ў медыцыне ў асноўным для дыягностыкі захворванняў, і ён стаў незаменным метадам дыягностыкі ў клінічнай медыцыне. Перавагамі ультрагукавой дыягностыкі з'яўляюцца: адсутнасць болю, адсутнасць шкоды для доследнага, просты метад, выразнасць малюнка, высокая дакладнасць дыягностыкі і г. д. Таму яе лёгка прапагандаваць і вітаць медыцынскія работнікі і пацыенты. Ультрагукавая дыягностыка можа грунтавацца на розных медыцынскіх прынцыпах. Давайце паглядзім на адзін з рэпрэзентатыўных так званых метадаў тыпу А. Гэты метад выкарыстоўвае адлюстраванне ультрагукавых хваль. Калі ультрагукавыя хвалі распаўсюджваюцца ў тканінах чалавека і сутыкаюцца з двума інтэрфейсамі сродкаў масавай інфармацыі з розным акустычным імпедансам, на мяжы генеруецца адлюстраванае рэха. Кожны раз, калі сустракаецца адлюстроўваючая паверхня, рэха адлюстроўваецца на экране асцылографа, а розніца імпедансаў паміж двума інтэрфейсамі таксама вызначае амплітуду рэха. У прамысловасці тыповым ужываннем ультрагуку з'яўляюцца неразбуральны кантроль металаў і ультрагукавое вымярэнне таўшчыні. У мінулым многія тэхналогіі былі перашкоды, таму што яны не былі ў стане выявіць унутраную частку тканін аб'екта. З'яўленне тэхналогіі ультрагукавога зандзіравання змяніла гэтую сітуацыю. Вядома, больш ультрагукавых датчыкаў стацыянарна ўсталяваны на розных прыладах, каб «ціха» выяўляць патрэбныя людзям сігналы. Пры прымяненні ультрагукавых датчыкаў у будучыні ультрагук будзе спалучацца з інфармацыйнымі тэхналогіямі і тэхналогіямі новых матэрыялаў, і з'явяцца больш разумныя і высокаадчувальныя ультрагукавыя датчыкі.

Тэхналогія прымянення ультрагукавога датчыка адлегласці 

Ультрагукавыя хвалі валодаюць вялікай здольнасцю пранікаць праз вадкасці і цвёрдыя целы, асабліва ў непразрыстыя цвёрдыя целы, дзе яны могуць пранікаць на глыбіню ў дзесяткі метраў. Калі ультрагукавая хваля трапляе на прымешку або паверхню падзелу, яна стварае значнае адлюстраванне, утвараючы рэха, і можа ствараць эфект Доплера, калі трапляе на рухомы аб'ект. Такім чынам, ультрагукавое тэсціраванне шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці, нацыянальнай абароне, біямедыцыне і г. д. Ультрагукавыя датчыкі адлегласці могуць быць шырока выкарыстаны ў маніторынгу ўзроўню (узроўню вадкасці), прадухіленні сутыкненняў робатаў, розных ультрагукавых бескантактных выключальніках, супрацьугоннай сігналізацыі і іншых сумежных галінах. Яны надзейныя ў працы, простыя ў мантажы, воданепранікальныя, малы кут запуску, высокая адчувальнасць, зручна падключацца да прамысловых індыкатараў, таксама прадугледжаны зонды з вялікімі кутамі запуску.

Бетонная аплікацыя

1. Ультрагукавой датчык можа вызначыць стан кантэйнера. Калі ультрагукавы датчык усталяваны ў верхняй частцы пластыкавага рэзервуара для расплаву або камеры для пластыкавых гранул, калі гукавыя хвалі выпраменьваюцца ў кантэйнер, можна адпаведна прааналізаваць стан кантэйнера, напрыклад, поўны, пусты або напалову запоўнены.

2. Ультрагукавыя датчыкі можна выкарыстоўваць для выяўлення празрыстых аб'ектаў, вадкасцей, любых шчыльных матэрыялаў з шурпатымі, гладкімі і светлымі паверхнямі, а таксама аб'ектаў няправільнай формы. Але ён не падыходзіць для адкрытых памяшканняў, у гарачым асяроддзі або для бакаў пад ціскам і пенапластавых аб'ектаў.

3. Ультрагукавыя датчыкі могуць быць выкарыстаны на харчовых прадпрыемствах для рэалізацыі замкнёнай сістэмы кіравання для выяўлення пластыкавай упакоўкі. З новай тэхналогіяй ён можа выяўляць у вільготным кальцы, такім як машына для мыцця бутэлек, шум і асяроддзе з экстрэмальнымі перападамі тэмператур.

4. Ультрагукавыя датчыкі можна выкарыстоўваць для вызначэння ўзроўню вадкасці, выяўлення празрыстых аб'ектаў і матэрыялаў, кантролю нацяжэння і вымярэння адлегласцей, галоўным чынам для ўпакоўкі, вырабу бутэлек, апрацоўкі матэрыялаў, праверкі вугалю, апрацоўкі пластмас і аўтамабільнай прамысловасці. Ультрагукавыя датчыкі можна выкарыстоўваць для маніторынгу працэсаў для паляпшэння якасці прадукцыі, выяўлення дэфектаў, вызначэння наяўнасці і іншых аспектаў. Выкарыстанне тэхналогіі ультрагукавога датчыка для прадухілення няправільнага кручэння педаляў. Кампанія Nissan распрацавала функцыю, якая прадухіляе разгон транспартнага сродку пры выпадковым націску на педаль газу, калі трэба націснуць на тормаз. Пры выкарыстанні камер і ультрагукавых датчыкаў можна зрабіць выснову аб сітуацыі «паркоўкі на паркоўцы», калі кіроўца будзе моцна тармазіць, націскаючы на ​​акселератар. Гэтую тэхналогію плануецца ўвесці ў практычную эксплуатацыю на працягу 2-3 гадоў. Тэхналогія ультрагукавога датчыка была распрацавана для прадухілення аварый, выкліканых няправільным націскам на тормаз і педаль газу пры паркоўцы на паркоўцы.

Тэхналогія рэалізавана з дапамогай чатырох камер, па адной у пярэдняй, задняй, левай і правай частцы аўтамабіля, і васьмі ультрагукавых датчыкаў у пярэднім і заднім бамперах. Чатыры камеры выкарыстоўваюць камеру 'дысплея кругавога агляду', якая адлюстроўвае наваколле аўтамабіля з вышыні птушынага палёту. Выкарыстоўвайце камеру, каб распазнаць белыя лініі, каб зрабіць выснову, што аўтамабіль знаходзіцца на стаянцы, і выкарыстоўвайце ультрагукавы датчык, каб вымераць адлегласць паміж аўтамабілем і навакольнымі перашкодамі, каб вызначыць час тармажэння. Прадухіленне аварый, выкліканых няправільным націскам на тормаз і педаль газу, ажыццяўляецца ў два этапы. Калі кіроўца хоча спыніцца на стаянцы, калі ён націскае на педаль газу, ён спачатку зніжае хуткасць да паўзучай, выкарыстоўвае значок на прыборнай панэлі для абазначэння небяспекі і падае гукавы сігнал. Калі кіроўца працягвае націскаць на педаль газу і збіраецца ўрэзацца ў сцяну або іншыя прадметы, тармажэнне будзе прымусовае. Час тармажэння. Аўтамабіль можа спыніцца, калі знаходзіцца на адлегласці ад 20 да 30 см ад перашкоды.

Прынцып працы

Людзі чуюць, як гук ствараецца вібрацыяй аб'екта, і яго частата знаходзіцца ў дыяпазоне ультрагукавога датчыка 20 Гц-20 кГц, больш за 20 кГц называецца ультрагукам, а ніжэй за 20 Гц - інфрагукам. Звычайна выкарыстоўваная ультрагукавая частата вагаецца ад дзесяткаў КГц да дзесяткаў МГц. Ультрагук - гэта від механічных ваганняў у пругкім асяроддзі, які мае дзве формы: папярочныя ваганні (папярочная хваля) і падоўжныя ваганні (падоўжная хваля). Прымяненне ў прамысловасці ў асноўным прымае падоўжныя ваганні. Ультрагукавыя хвалі могуць распаўсюджвацца ў газах, вадкасцях і цвёрдых целах, і хуткасці іх распаўсюджвання розныя. Акрамя таго, ён таксама мае з'явы праламлення і адлюстравання, а таксама згасанне падчас распаўсюджвання. Частата ультрагукавых хваль, якія распаўсюджваюцца ў паветры, нізкая, звычайна складае дзесяткі кГц, у той час як у цвёрдых целах і вадкасцях частата можа быць вышэй. Згасанне адбываецца хутчэй у паветры, у той час як яно распаўсюджваецца ў вадкім і цвёрдым стане, згасанне невялікае, а распаўсюджванне больш працяглае. Выкарыстоўваючы характарыстыкі ультрагукавых хваль, з яго можна зрабіць розныя ультрагукавыя датчыкі, абсталяваныя рознымі схемамі, а таксама зрабіць розныя ультрагукавыя вымяральныя прыборы і прылады, якія шырока выкарыстоўваюцца ў сувязі, медыцынскіх прыборах і іншых аспектах.

Асноўныя матэрыялы ст ультрагукавыя датчыкі пераўтваральніка адлегласці ўяўляюць сабой п'езаэлектрычны крышталь (электрастрыкцыя) і нікель-жалеза-алюмініевы сплаў (магнітастрыкцыя). Электрастрыктыўныя матэрыялы ўключаюць тытанат цырканату свінцу (PZT) і гэтак далей. Ультрагукавой датчык, які складаецца з п'езаэлектрычнага крышталя, з'яўляецца зварачальным датчыкам. Ён можа пераўтвараць электрычную энергію ў механічныя ваганні для генерацыі ультрагукавых хваль. У той жа час, калі ён атрымлівае ультрагукавыя хвалі, ён таксама можа быць ператвораны ў электрычную энергію, таму яго можна падзяліць на перадатчыкі або прымачы. Некаторыя ультрагукавыя датчыкі можна выкарыстоўваць як для адпраўкі, так і для атрымання. Тут укаранёны толькі невялікія ультрагукавыя датчыкі. Існуе невялікая розніца паміж адпраўкай і атрыманнем. Ён падыходзіць для перадачы ў паветры, а рабочая частата звычайна складае 23-25 ​​кГц і 40-45 кГц. Гэты тып ультрагукавога датчыка падыходзіць для вымярэння далёкасці, ультрагукавога кантролю датчыка, абароны ад крадзяжоў і іншых мэтаў. Ёсць T/R-40-60, T/R-40-12 і г.д. (дзе T азначае адпраўку, R азначае прыём, 40 азначае частату 40 кГц, 16 і 12 азначаюць яго знешні дыяметр у міліметрах). Ёсць таксама герметычны ультрагукавой датчык. Яго характарыстыка ў тым, што ён воданепранікальны (але яго нельга апускаць у ваду), можа выкарыстоўвацца як матэрыяльны ўзровень і бескантактавы выключальнік, і яго характарыстыкі лепш. Ёсць тры асноўных тыпу ультрагукавога прымянення: тып перадачы выкарыстоўваецца для дыстанцыйнага кіравання, супрацьугонная сігналізацыя, аўтаматычныя дзверы, бескантактавы выключальнік, тып раздзельнага адлюстравання выкарыстоўваецца для вымярэння адлегласці, узроўню вадкасці або ўзроўню матэрыялу; тып адлюстравання выкарыстоўваецца для дэфектаскапіі матэрыялу, вымярэння таўшчыні і г.д. Ён складаецца з датчыка адпраўкі (або перадатчыка хвалі), датчыка прыёму (або прымача хвалі), часткі кіравання і часткі крыніцы харчавання. Датчык перадатчыка складаецца з перадатчыка і керамічнага пераўтваральніка вібратара дыяметрам каля 15 мм. Функцыя пераўтваральніка заключаецца ў пераўтварэнні энергіі электрычнай вібрацыі керамічнага вібратара ў звышэнергію і выпраменьванні ў паветра; у той час як прыёмны датчык складаецца з керамічнага вібрацыйнага пераўтваральніка, які складаецца з схемы ўзмацняльніка, пераўтваральнік прымае хвалю для стварэння механічнай вібрацыі, пераўтварае яе ў электрычную энергію, як выхад прымача датчыка, каб выявіць перададзены супер. Пры рэальным выкарыстанні таксама можна выкарыстоўваць керамічны вібратар, які выкарыстоўваецца ў якасці перадаючага датчыка. Выкарыстоўваецца ў якасці керамічнага вібратара для прымача датчыка кампаніі. Частка кіравання ў асноўным кіруе частатой ланцуга імпульсаў, працоўным цыклам, разрэджанай мадуляцыяй і падлікам, а таксама адлегласцю выяўлення, якую адпраўляе перадатчык.

Праграма працы

Калі вы пасылаеце ў датчык п'езаэлектрычны керамічны крышталь (двайны крышталічны асцылятар) з рэзананснай частатой 40 кГц. Ультрагукавы датчык падае высокачашчыннае напружанне 40 кГц, і п'езаэлектрычны керамічны ліст пашыраецца і сціскаецца ў адпаведнасці з палярнасцю прыкладзенага высокачашчыннага напружання, а затым пасылае ультрагукавыя хвалі частатой 40 кГц, якія распаўсюджваюцца ў выглядзе шчыльнасць (ступень шчыльнасці можа быць мадуляваны схемай кіравання) , І перадаць яго ў прыёмнік хвалі. Прыёмнік выкарыстоўвае прынцып п'езаэлектрычнага эфекту, які выкарыстоўваецца датчыкам ціску, гэта значыць прымяненне ціску на п'езаэлектрычны элемент, каб выклікаць дэфармацыю п'езаэлектрычнага элемента, затым сінус 40 кГц з полюсам '+' з аднаго боку і полюсам '-' з другога боку Напружанне. Паколькі амплітуда высокачашчыннага напружання малая, яго неабходна ўзмацняць. Ультрагукавыя датчыкі дазваляюць кіроўцу бяспечна рухацца заднім ходам. Прынцып заключаецца ў тым, каб выяўляць любыя перашкоды на заднім шляху або паблізу іх і своечасова папярэджваць. Распрацаваны ультрагукавы датчык адлегласці можа забяспечваць як гукавыя, так і светлавыя гукавыя і візуальныя папярэджанні адначасова. Папярэджанне паказвае на тое, што выяўлена адлегласць і кірунак перашкод у сляпой зоне. Такім чынам, незалежна ад таго, паркуецеся ці едзеце ў вузкім месцы, з дапамогай сістэмы выяўлення перашкод заднім ходам псіхалагічны ціск кіроўцы будзе зніжаны, і кіроўца можа з лёгкасцю выконваць неабходныя дзеянні.

Рэжым працы

Ультрагукавой датчык выкарыстоўвае асяроддзе ультрагукавой акустычнай хвалі для бескантактавага і без зносу выяўлення выяўленага аб'екта. Ультрагукавой датчык можа выяўляць празрыстыя або каляровыя прадметы, металічныя і неметалічныя прадметы, цвёрдыя, вадкія і парашкападобныя рэчывы. На яго эфектыўнасць выяўлення практычна не ўплываюць любыя ўмовы навакольнага асяроддзя, у тым ліку дым і пыл, а таксама дажджлівыя дні.