Princip ultrazvukového měniče

1 Úvod

S rozvojem nových technologií, jako je automatizace, počet ultrazvukových snímačů přibývá a všechny moderní přístroje a zařízení jsou v průmyslové výrobě neoddělitelné od senzorů, zejména ve výrobních procesech se používají různé snímače pro sledování a řízení různých parametrů výrobního procesu, jako je teplota, tlak, průtok atd., aby zařízení fungovalo co nejlépe a produkt byl v nejlepší kvalitě. V polovině 20. století bylo zjištěno, že krystaly měničů určitých médií (jako je krystal křemene, krystal vinanu sodno-draselného, ​​krystal PZT atd.) mohou generovat ultrazvukové vlny vyššího výkonu působením vysokého napětí a úzkého pulzu. Liší se od slyšitelných zvukových vln, lze jej použít pro svařování integrovaných obvodů a čištění uvnitř obrazovky. Pokud jde o detekci, snímač hloubky má vlastnosti lomu a odrazu, které jsou podobné světelným vlnám, a lze použít ultrazvukové nano detektory. detekuje vraky na mořském dně a nepřátelské ponorky. Ultrazvuk nyní pronikl do mnoha oblastí našeho života, jako je B-ultrazvuk, dálkové ovládání, nedestruktivní testování proti krádeži a tak dále.

2. Pojem ultrazvuk

Lidé mohou slyšet, že zvuk vzniká vibrací předmětu. Jeho frekvence je v rozsahu 20Hz-20kHz, což se nazývá slyšitelná zvuková vlna. Mechanické vibrace pod 20 Hz jsou pro lidské ucho neslyšitelné, nazývané infrazvukové vlny; mechanické vibrace nad 20 kHz se nazývají ultrazvukové vlny a běžně se používají pro ultrazvukové frekvence ultrazvukové echoloty jsou od desítek kHz do desítek MHz. Ultrazvukové vlny jsou mechanické kmity v elastických médiích. Existují dvě formy: boční kmit (příčná vlna) a podélný kmit (podélná vlna). Aplikace používané v průmyslu často využívají podélné oscilace. Ultrazvukové vlny se mohou šířit v plynech, kapalinách a pevných látkách, ale různou rychlostí. Kromě toho má také refrakce a odrazové jevy rozpadů během šíření. Frekvence ultrazvukových vln šířících se vzduchem je relativně nízká, obecně se pohybuje v řádu desítek kHz, ale útlum je rychlejší; frekvence šíření v pevných látkách a kapalinách je vyšší, ale útlum je menší a šíření je dále.

3. Vlastnosti ultrazvuku

Směrovost montáž ultrazvukového měniče je dobrá, není snadné se rozcházet a energie je koncentrovaná. Proto je penetrační síla velká a energetické ztráty jsou malé po proražení ocelového plechu o tloušťce několika metrů. Ultrazvukové vlny mohou způsobit významný odraz a lom, když narazí na rozhraní mezi dvěma médii. Tento jev je podobný světelným vlnám. Vyšší frekvence je ultrazvuk převodník pro průtokoměr , tím lepší je směrovost zvukového pole a čím blíže jsou charakteristiky odrazu a lomu světelné vlny. Použitím charakteristik ultrazvukových vln lze použít různé ultrazvukové senzory a různé obvody lze použít k výrobě různých ultrazvukových měřicích přístrojů a zařízení a jsou široce používány v podvodní komunikaci, lékařských a domácích spotřebičích.

4. Princip ultrazvukového snímače

Ultrazvukový senzor je senzor vyvinutý s využitím charakteristik ultrazvukových vln a skládá se z vysílacího senzoru, přijímacího senzoru, řídicí části a napájecí části. Snímač vysílače se skládá z vysílače a piezo keramického vibrátoru o průměru cca 15 mm. Funkce ultrazvukový převodník průtokoměru přeměňuje elektrickou vibrační energii keramického vibrátoru na super energii a vyzařuje do vzduchu; přijímacím senzorem je piezokeramický vibrační měnič. Skládá se ze zesilovacího obvodu, přijímacího 2MHz ultrazvukový senzor má generovat mechanické vibrace, přeměňovat je na elektrickou energii a funguje jako výstup přijímače senzoru pro detekci přenášených ultrazvukových vln. Při skutečném použití je pro vysílací snímač použit piezokeramický vibrátor, který lze použít i jako keramický vibrátor na přijímacím snímači. Část ovládá především frekvenci pulzů, pracovní cyklus, řídkou modulaci a počítání a detekční vzdálenost vysílanou vysílačem. napájení ultrazvukového snímače hladiny oleje může být DC12V ± 10% nebo 24V ± 10%.