Princip a struktura ultrazvukového snímače hladiny kapaliny

Princip fungování  

Ultrazvukové senzory jsou senzory vyvinuté s využitím charakteristik ultrazvukových vln. Podvodní ultrazvukový snímač je mechanické vlnění s vyšší frekvencí vibrací než zvukové vlny. Je generován vibrací čipu převodníku při buzení napětí. Má vysokou frekvenci, krátkou vlnovou délku, malý difrakční jev, zvláště dobrou směrovost a může být nasměrován do paprsků. Šíření a další charakteristiky. Ultrazvukové vlny mají velkou schopnost pronikat kapalinami a pevnými látkami, zejména v pevných látkách, které jsou neprůhledné pro sluneční světlo. Dokáže proniknout až do hloubky desítek metrů. Když ultrazvuková vlna narazí na nečistotu nebo rozhraní,piezoelektrický ultrazvukový měnič  bude produkovat významný odraz, aby vytvořil ozvěnu, a může vyvolat Dopplerův efekt, když narazí na pohybující se objekt. Proto je ultrazvukové testování široce používáno v průmyslu, národní obraně, biomedicíně a dalších aspektech. Ultrazvuk se používá jako detekční metoda a je nutné generovat a přijímat ultrazvukové vlny. Zařízení, které provádí tuto funkci, je ultrazvukový senzor, který se obvykle nazývá ultrazvukový převodník nebo ultrazvuková sonda. 

Struktura a složení  

Měření hloubky ultrazvukového měniče  se skládá hlavně z piezoelektrických plátků, které mohou vysílat a přijímat ultrazvukové vlny. K detekci se většinou používají nízkovýkonové ultrazvukové sondy. Má mnoho různých struktur, které lze rozdělit na přímou sondu (podélná vlna), šikmou sondu (příčná vlna), povrchovou vlnovou sondu (povrchová vlna), jehněčí vlnovou sondu (lam vlna), dvojitou sondu (jeden odraz sondy, jeden příjem sondy) Počkejte. Jádrem ultrazvukového senzoru je piezoelektrický čip v plastovém nebo kovovém plášti. Oplatek může být vyroben z mnoha druhů materiálů. Velikost waferu, jako je průměr a tloušťka, se také liší, takže výkon každého senzoru je jiný, před použitím musíme znát jeho výkon. 

Hlavní výkonnostní ukazatele ultrazvukových senzorů

(1) Provozní frekvence. Pracovní frekvence je rezonanční frekvence piezoelektrického plátku. Když se frekvence střídavého napětí přivedeného na jeho dva konce rovná rezonanční frekvenci čipu, výstupní energie je nejvyšší a citlivost je nejvyšší. 

(2) Pracovní teplota. Protože Curieův bod piezoelektrických materiálů je obecně relativně vysoký, zvláště když ultrazvuková sonda používaná pro diagnostiku používá nízký výkon, je pracovní teplota relativně nízká a může fungovat po dlouhou dobu bez poruchy. Lékařské ultrazvukové senzory mají relativně vysoké teploty a vyžadují samostatné chladicí zařízení. 

(3) Citlivost. Záleží především na samotné výrobě waferu. Koeficient elektromechanické vazby je velký a citlivost je vysoká; naopak citlivost je nízká. 

Podobně jako ultrazvukové senzory je i kompozitní vibrátor pružně upevněn na základně. Kompozitní vibrátor je kombinací rezonátoru a vibrátoru s bimorfním prvkem složeným z kovového plechu a piezoelektrického keramického plechu. Rezonátor je ve tvaru rohu a jeho účelem je efektivně vyzařovat ultrazvukové vlny generované vibrací a efektivně koncentrovat ultrazvukové vlny ve středu vibrátoru. 

Ultrazvukové snímače pro venkovní použití musí mít dobré těsnící vlastnosti, aby se zabránilo vnikání rosy, deště a prachu. Piezoelektrická keramika je upevněna na vnitřní straně horní části kovové krabičky. Základna je připevněna k otevřenému konci krabice a pokryta pryskyřicí. U ultrazvukových senzorů používaných v průmyslových robotech je vyžadována přesnost 1 mm a silné ultrazvukové záření.