Co je ultrazvukový snímač?

U ultrazvukový  vzdálenostivysílač  ​​s jsou senzory vyvinuté s využitím charakteristik ultrazvukových vln. Ultrazvuk 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. Ultrazvuk má velkou schopnost pronikat kapalinami a pevnými látkami, zejména pevnými látkami, které jsou pro sluneční záření neprůhledné. Dokáže proniknout až do hloubky desítek metrů. Když ultrazvuková vlna narazí na nečistotu nebo rozhraní, vytvoří významný odraz, který vytvoří ozvěnu, a při dopadu na pohybující se objekt může vyvolat Dopplerův efekt. Senzory vyvinuté na základě ultrazvukových charakteristik se nazývají 'ultrazvukové senzory' a jsou široce používány v průmyslu, národní obraně a biomedicíně.

 

komponent

Ultrazvuková sonda 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), Lamb vlnovou sondu (Lamb vlna), duální sondu (jedna sonda je vysílána, jedna sonda je přijímána) Počkejte.

 

Výkon

Jádrem ultrazvukové sondy je ultrazvukový snímací 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 každé sondy je jiný, před použitím musíme znát její výkon. Hlavní ukazatele výkonu ultrazvukových senzorů.

 

Pracovní 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 maximální a citlivost je také vysoká.

 

Provozní teplota

Protože Curieův bod piezoelektrických materiálů je obecně relativně vysoký, zejména ultrazvukový senzor používaný pro diagnostiku má nízký výkon, takže pracovní teplota je relativně nízká a může pracovat dlouhou dobu bez poruchy. Teplota lékařských ultrazvukových sond je poměrně vysoká a vyžaduje samostatné chladicí zařízení. Citlivost závisí především na samotném výrobním waferu. Koeficient elektromechanické vazby je velký a citlivost je vysoká; naopak citlivost je nízká. Detekční rozsah směrového ultrazvukového senzoru.

 

hlavní aplikace

Technologie ultrazvukového snímání se používá v různých aspektech výrobní praxe a lékařské aplikace jsou jednou z hlavních aplikací ultrazvukových senzorů. Následující text používá medicínu jako příklad pro ilustraci aplikace technologie ultrazvukového snímání. Uplatnění ultrazvuku v medicíně slouží především k diagnostice nemocí a v klinické medicíně se stal nepostradatelnou diagnostickou metodou. Výhody ultrazvukové diagnostiky jsou: žádná bolest, žádné poškození vyšetřovaného, ​​jednoduchá metoda, jasné zobrazení, vysoká diagnostická přesnost atd. Proto se snadno prosazuje a je vítána zdravotníky i pacienty. Ultrazvuková diagnostika může být založena na různých lékařských principech. Pojďme se podívat na jednu z reprezentativních metod tzv. A-type. Tato metoda využívá odrazu ultrazvukových vln. Když se ultrazvukové vlny šíří v lidské tkáni a narazí na dvě rozhraní médií s různými akustickými impedancemi, na rozhraní se generují odražené ozvěny. Pokaždé, když narazíte na odraznou plochu, zobrazí se ozvěna na obrazovce osciloskopu a rozdíl impedance mezi dvěma rozhraními také určuje amplitudu ozvěny. V průmyslu jsou typickými aplikacemi ultrazvuku nedestruktivní zkoušení kovů a měření tloušťky ultrazvukem. V minulosti mnoha technologiím bránila nemožnost detekovat vnitřek tkání objektu. Vznik technologie ultrazvukového snímání tuto situaci změnil. Samozřejmě je na různých zařízeních pevně nainstalováno více ultrazvukových senzorů, které 'tiše' detekují signály, které lidé potřebují. V budoucí aplikaci ultrazvukových senzorů se ultrazvuk spojí s informační technologií a novou materiálovou technologií a objeví se inteligentnější a vysoce citlivé ultrazvukové senzory.

 

Aplikace technologie ultrazvukového snímače vzdálenosti

Ultrazvukové vlny mají velkou schopnost pronikat kapalinami a pevnými látkami, zejména v neprůhledných pevných látkách, kde mohou proniknout až do hloubky desítek metrů. Když ultrazvuková vlna narazí na nečistotu nebo rozhraní, vytvoří významný odraz, který vytvoří ozvěnu, a při dopadu na pohybující se objekt může vyvolat Dopplerův efekt. Proto je ultrazvukové testování široce používáno v průmyslu, národní obraně, biomedicíně atd. Ultrazvukové senzory vzdálenosti mohou být široce používány při monitorování hladiny (hladiny kapaliny), proti srážce robotů, různých ultrazvukových přibližovacích spínačích a alarmech proti krádeži a dalších souvisejících oborech. Jsou spolehlivé v práci, snadno se instalují, jsou vodotěsné, s malým úhlem spouštění, vysokou citlivostí, jsou vhodné pro připojení k průmyslovým zobrazovacím přístrojům a jsou k dispozici také sondy s většími úhly spouštění.

 

1. Ultrazvukový senzor dokáže detekovat stav nádoby. Když je ultrazvukový senzor instalován na vršku plastové nádrže na taveninu nebo komory na plastové pelety, když jsou do kontejneru vysílány zvukové vlny, lze podle toho analyzovat stav kontejneru, jako je plný, prázdný nebo poloplný.

2. Ultrazvukové senzory lze použít k detekci průhledných předmětů, kapalin, jakýchkoli hustých materiálů s drsným, hladkým a světlým povrchem a nepravidelných předmětů. Není ale vhodný do venkovního, horkého prostředí nebo tlakové nádoby a pěnových předmětů.

3. Ultrazvukové senzory mohou být použity v potravinářských provozech k realizaci uzavřeného regulačního systému pro detekci plastových obalů. S novou technologií dokáže detekovat ve vlhkém kruhu, jako je myčka lahví, hlučné prostředí a prostředí s extrémními změnami teplot.

4. Ultrazvukové senzory lze použít k detekci hladiny kapalin, detekci průhledných předmětů a materiálů, řízení napětí a měření vzdáleností, zejména pro balení, výrobu lahví, manipulaci s materiálem, kontrolu uhlí, zpracování plastů a automobilový průmysl. Ultrazvukové senzory lze použít pro monitorování procesu ke zlepšení kvality produktu, detekci defektů, určení přítomnosti a dalších aspektů.

Pomocí technologie ultrazvukových senzorů, která má zabránit špatnému pedálu, Nissan vyvinul funkci, která zabrání vozidlu zrychlit náhodným sešlápnutím plynu, když se má šlápnout na brzdu. Při použití kamer a ultrazvukových senzorů k vyvození situace 'parkování na parkovišti' Pokud řidič šlápne na plyn, přitlačí brzdy. Uvedení této technologie do praxe je plánováno během 2 až 3 let. Technologie ultrazvukových senzorů byla vyvinuta, aby se zabránilo nehodám způsobeným nesprávným sešlápnutím brzdy a plynu při parkování na parkovišti. Technologie je realizována pomocí čtyř kamer vybavených jednou vpředu, vzadu, vlevo a vpravo na vozidle a osmi ultrazvukových senzorů v předním a zadním nárazníku. Čtyři kamery nadále využívají kameru 'surround view display', která zobrazuje pohled na okolí vozidla z ptačí perspektivy. Použijte kameru k rozpoznání bílých čar, abyste odvodili, že auto je na parkovišti, a pomocí ultrazvukového senzoru změřte vzdálenost mezi vozem a okolními překážkami, abyste určili načasování brzdění. Prevence nehod způsobených špatným sešlápnutím brzdy a plynu je realizována ve dvou krocích. Když chce řidič zastavit na parkovišti, šlápne na plyn, nejprve sníží rychlost na plíživou rychlost, pomocí ikony na palubní desce upozorní na nebezpečí a spustí alarm. Pokud řidič nadále šlape na plyn a chystá se narazit do zdi nebo jiných předmětů, bude brzda nucena. Načasování brzdění je * Vůz se může zastavit, když je asi 20 až 30 cm od překážky.

 

pracovní princip

Lidé slyší, že zvuk vzniká vibracemi objektu a jeho frekvence je v rozsahu 20HZ-20KHZ ultrazvukového senzoru, více než 20KHZ se nazývá ultrazvuk a pod 20HZ se nazývá infrazvuk. Běžně používaná ultrazvuková frekvence se pohybuje od desítek KHZ do desítek MHZ. Ultrazvuk je druh mechanického kmitání v elastickém prostředí, které má dvě formy: příčné kmitání (příčné vlnění) a podélné kmitání (podélné vlnění). Aplikace v průmyslu využívá hlavně podélnou oscilaci. Ultrazvukové vlny se mohou šířit v plynech, kapalinách i pevných látkách a jejich rychlosti šíření jsou různé. Kromě toho má také jevy lomu a odrazu a útlum během šíření. Frekvence ultrazvukových vln šířících se vzduchem je nízká, obecně desítky KHZ, zatímco u pevných látek a kapalin může být frekvence vyšší. Na vzduchu je útlum rychlejší, zatímco se šíří v kapalině a pevné látce, útlum je malý a rozptyl je delší. S využitím vlastností ultrazvuku lze z něj vyrobit různé ultrazvukové senzory, vybavené různými obvody a vyrobit z nich různé ultrazvukové měřicí přístroje a zařízení a jsou široce používány v komunikaci, lékařských přístrojích a dalších aspektech.

 

Hlavními materiály Ultrazvukový snímač snímače jsou piezoelektrický krystal (elektrostrikce) a slitina nikl-železo-hliník (magnetostrikce). Elektrostrikční materiály zahrnují zirkoničitan titaničitan olovnatý (PZT) a tak dále. Ultrazvukový senzor složený z piezoelektrického krystalu je reverzibilní senzor. Dokáže přeměnit elektrickou energii na mechanické kmitání pro generování ultrazvukových vln. Zároveň, když přijímá ultrazvukové vlny, může být také přeměněn na elektrickou energii, takže může být rozdělen na vysílače nebo přijímače. Některé ultrazvukové senzory lze použít jak pro odesílání, tak pro příjem. Jsou zde představeny pouze malé ultrazvukové snímače. Mezi odesíláním a přijímáním je malý rozdíl. Je vhodný pro přenos ve vzduchu a pracovní frekvence je obecně 23-25KHZ a 40-45KHZ. Tento typ senzoru je vhodný pro měření vzdálenosti a ultrazvukové senzory, Anti-theft a další účely. Existují T/R-40-60, T/R-40-12 atd. (kde T znamená odesílání, R znamená přijímání, 40 znamená frekvenci 40KHZ, 16 a 12 znamená jeho vnější průměr v milimetrech). Nechybí ani utěsněný ultrazvukový senzor (typ MA40EI). Jeho charakteristikou je, že je vodotěsný (ale nelze jej ponořit do vody), lze jej použít jako spínač hladiny materiálu a přiblížení a jeho výkon je lepší. Existují tři základní typy ultrazvukových aplikací, typ přenosu se používá pro dálkové ovládání, alarm proti krádeži, automatické dveře, spínač přiblížení atd.; separovaný typ odrazu se používá pro měření vzdálenosti, hladiny kapaliny nebo hladiny materiálu; reflexní typ se používá pro detekci vad materiálu, měření tloušťky atd. .

 

Skládá se z vysílacího senzoru (nebo vlnového vysílače), přijímacího senzoru (nebo vlnového přijímače), ovládací části a napájecí části. Snímač vysílače se skládá z vysílače a keramického vibrátorového měniče o průměru cca 15 mm. Funkcí měniče je přeměnit elektrickou vibrační energii keramického vibrátoru na super energii a vyzařovat ji do vzduchu; zatímco přijímací senzor se skládá z a piezoelektrický ultrazvukový převodník .Složený ze zesilovacího obvodu, převodník přijímá vlnu, aby vytvořil mechanické vibrace, přeměňuje ji na elektrickou energii jako výstup přijímače senzoru, aby detekoval vysílaný super. Při skutečném použití lze také použít keramický vibrátor použitý jako vysílací senzor. Používá se jako keramický vibrátor pro společnost zabývající se snímači přijímačů. Řídicí část řídí především frekvenci pulzního řetězce, pracovní cyklus, řídkou modulaci a počítání a detekční vzdálenost vysílanou vysílačem.

 

Pracovní program

Pokud je na piezoelektrickou keramickou desku (duální krystalový vibrátor ultrazvukový senzor) přivedeno vysokofrekvenční napětí 40 kHz s rezonanční frekvencí 40 kHz ve vysílacím senzoru, piezoelektrická keramická deska se bude roztahovat a smršťovat podle polarity aplikovaného vysokofrekvenčního napětí a poté přenášet frekvenci 40 kHz, ultrazvuková vlna a přenášená hustota mohou být přenášeny ve formě hustoty a modulované hustoty k přijímači vln. Přijímač využívá principu piezoelektrického jevu používaného tlakovým senzorem, to znamená působení tlaku na piezoelektrický prvek, který způsobí napnutí piezoelektrického prvku, pak sinus 40 kHz s '+' pólem na jedné straně a '-' pólem na druhé straně Napětí. Protože je amplituda vysokofrekvenčního napětí malá, je nutné jej zesílit. Ultrazvukové senzory umožňují řidiči bezpečně couvat. Principem je detekovat jakékoli překážky na nebo v blízkosti zadní cesty a včas vydat varování. Navržený detekční systém dokáže současně poskytovat jak zvukové, tak světelné zvukové a vizuální varování. Varování znamená, že je detekována vzdálenost a směr překážek v slepé zóně. Tímto způsobem, ať už při parkování nebo jízdě v úzkém místě, s pomocí systému detekce překážky při couvání se sníží psychický tlak řidiče a řidič může snadno podniknout potřebné kroky.

 

Provozní režim

Ultrazvukový senzor využívá akustické vlnové médium k bezkontaktní detekci detekovaného objektu bez opotřebení. Ultrazvukový senzor. Ultrazvukové senzory mohou detekovat průhledné nebo barevné předměty, kovové nebo nekovové předměty, pevné, kapalné a práškové látky. Jeho detekční výkon je stěží ovlivněn podmínkami prostředí, včetně kouře a prachu a deštivých dnů.