Hvad er ultralydstransducerens sensorer

Ultralydstransducersensorer udviklet ved hjælp af egenskaberne for ultralydsbølger. Ultralyd er en mekanisk bølge med en højere vibrationsfrekvens end lydbølger. Det genereres af vibrationen af ​​transducerchippen under excitation af spænding. Det har høj frekvens, kort bølgelængde, lille diffraktionsfænomen, især god retningsbestemthed, og kan rettes ind i stråler. Formidling og andre karakteristika. Ultralydsbølger har en stor evne til at trænge igennem væsker og faste stoffer, især i faste stoffer, der er uigennemsigtige for sollys. Det kan trænge ned til en dybde på snesevis af meter. Når ultralydsbølgen rammer urenheden eller grænsefladen, vil den producere en betydelig refleksion for at danne et ekko, og den kan producere en Doppler-effekt, når den rammer et objekt i bevægelse. Sensorer udviklet baseret på ultralydskarakteristika kaldes 'ultralydssensorer' og er meget udbredt i industrien, nationalt forsvar og biomedicin.

komponent

Ultralydstransducere er hovedsageligt sammensat af piezoelektriske wafere, ultrasonisk rækkevidde transducer kan transmittere og modtage ultralydsbølger. Ultralydsonder med lav effekt bruges mest til detektion. Den har mange forskellige strukturer, som kan opdeles i lige sonde (langsgående bølge), skrå sonde (tværbølge), overfladebølgesonde (overfladebølge), Lammebølgesonde (Lammebølge), dobbeltsonde (en sonde transmitteres, en sonde modtages) Vent.

Præstation

Kernen i ultralydssonden er en piezoelektrisk ultralydssensorchip i sin plastik- eller metalkappe. Der kan være mange slags materialer, der udgør waferen. Størrelsen af ​​waferen, såsom diameter og tykkelse er også forskellige, så ydeevnen af ​​hver sonde er forskellig, vi skal kende dens ydeevne før brug. De vigtigste præstationsindikatorer for ultralydssensorer inkluderer:

arbejdsfrekvens

Arbejdsfrekvensen er resonansfrekvensen for den piezoelektriske wafer. Når frekvensen af ​​AC-spændingen påført til begge ender af den er lig med chippens resonansfrekvens, vil udgangsenergien være den højeste, og følsomheden vil være den højeste.

Driftstemperatur

Da Curie-punktet for piezoelektriske materialer generelt er relativt højt, især for ultralydsonder til diagnose

Ultralydssensor

Effekten er lille, så arbejdstemperaturen er relativt lav, og den kan fungere i lang tid uden fejl. Temperaturen på medicinske ultralydsonder er relativt høj og kræver separat køleudstyr.

Følsomhed

Afhænger hovedsageligt af selve fremstillingswaferen. Den elektromekaniske koblingskoefficient er stor, og følsomheden er høj; tværtimod er følsomheden lav.

Direktivitet

Ultralydssensordetektionsområde

hovedanvendelse

Ultralydssensorteknologi anvendes i forskellige aspekter af produktionspraksis, og medicinsk anvendelse er en af ​​de vigtigste anvendelser af ultralydssensorer, det følgende bruger medicin som et eksempel til at illustrere anvendelsen af ​​ultralydssensorteknologi. Anvendelsen af ​​piezoelektrisk ultralydstransducer i medicin er hovedsagelig til at diagnosticere sygdomme, og det er blevet en uundværlig diagnostisk metode i klinisk medicin. Fordelene ved ultralydsdiagnostik er: ingen smerter, ingen skader på den undersøgte, enkel metode, tydelig billeddannelse, høj diagnostisk nøjagtighed osv. Derfor er det let at fremme og hilses velkommen af ​​læger og patienter. Ultralydsdiagnostik kan baseres på forskellige medicinske principper. Lad os tage et kig på en af ​​de repræsentative såkaldte A-type metoder. Denne metode bruger refleksion af ultralydsbølger. Når ultralydsbølger forplanter sig i menneskeligt væv og støder på to mediegrænseflader med forskellige akustiske impedanser, genereres reflekterede ekkoer ved grænsefladen. Hver gang en reflekterende overflade stødes på, vises ekkoet på oscilloskopskærmen, og impedansforskellen mellem de to grænseflader bestemmer også ekkoets amplitude. I industrien er de typiske anvendelser af ultralyd ikke-destruktiv testning af metaller og ultralydstykkelsesmåling. Tidligere blev mange teknologier forhindret, fordi de ikke var i stand til at opdage indersiden af ​​objektets væv. Fremkomsten af ​​ultralydssensorteknologi ændrede denne situation. Selvfølgelig er flere ultralydssensorer fast installeret på forskellige enheder for at 'stille' registrere de signaler, som folk har brug for. Ved anvendelsen af ​​ultralydssensorer i fremtiden vil ultralyd blive kombineret med informationsteknologi og ny materialeteknologi, og mere intelligente og meget følsomme ultralydssensorer vil dukke op.

Teknologianvendelse af ultralydsafstandssensor 

Ultralydsbølger har en stor evne til at trænge ind i væsker og faste stoffer, især i uigennemsigtige faste stoffer, hvor de kan trænge ned til en dybde på snesevis af meter. Når ultralydsbølgen rammer urenheden eller grænsefladen, vil den producere en betydelig refleksion for at danne et ekko, og den kan producere en doppler-effekt, når den rammer et objekt i bevægelse. Derfor er ultralydstest i vid udstrækning brugt i industrien, nationalt forsvar, biomedicin osv. Ultralydsafstandssensorer kan i vid udstrækning bruges i niveau (væskeniveau) overvågning, robot anti-kollision, forskellige ultralyds nærhedsafbrydere og tyverialarmer og andre relaterede områder. De er pålidelige i arbejdet, lette at installere, vandtætte, lille affyringsvinkel, høj følsomhed, det er praktisk at forbinde med industrielle displayinstrumenter, og sonder med større udskydningsvinkler leveres også.

Konkret anvendelse

1. Ultralydssensoren kan registrere beholderens status. Når ultralydssensoren er installeret på toppen af ​​plastsmeltetanken eller plastpelletkammeret, når lydbølger udsendes i beholderen, kan beholderens status analyseres i overensstemmelse hermed, såsom fuld, tom eller halvfuld.

2. Ultralydssensorer kan bruges til at detektere gennemsigtige genstande, væsker, alle tætte materialer med ru, glatte og lette overflader og uregelmæssige genstande. Men det er ikke egnet til udendørs, varmt miljø eller tryktank og skumgenstande.

3. Ultralydssensorer kan bruges i fødevareforarbejdningsanlæg til at realisere et lukket kredsløbskontrolsystem til detektering af plastemballage. Med den nye teknologi kan den registrere i den fugtige ring, såsom flaskevaskemaskinen, støjmiljøet og miljøet med ekstreme temperaturændringer.

4. Ultralydssensorer kan bruges til at detektere væskeniveau, detektere gennemsigtige genstande og materialer, kontrollere spænding og måle afstande, hovedsageligt til emballering, flaskefremstilling, materialehåndtering, kulinspektion, plastforarbejdning og bilindustrien. Ultralydssensorer kan bruges til procesovervågning for at forbedre produktkvaliteten, opdage defekter, bestemme tilstedeværelse og andre aspekter. Brug af ultralydssensorteknologi for at forhindre forkert pedalering. Nissan har udviklet en funktion, der forhindrer, at køretøjet accelererer ved et uheld at træde på speederen, når bremsen skal trædes på. Når du bruger kameraer og ultralydssensorer til at udlede situationen med 'parkering på parkeringspladsen', hvis føreren vil tvinge bremserne, når han træder på speederen. Denne teknologi er planlagt til at blive taget i praktisk brug inden for 2 til 3 år. Ultralydssensorteknologi er udviklet for at forhindre ulykker forårsaget af at træde på den forkerte bremse og speeder, når du parkerer på en parkeringsplads.

Teknologien er realiseret ved at bruge fire kameraer udstyret med et foran, bagpå, til venstre og højre på køretøjet og otte ultralydssensorer i den forreste kofanger og den bagerste kofanger. De fire kameraer bruger 'surround view display' kameraet, der viser et fugleperspektiv af køretøjets omgivelser. Brug kameraet til at genkende hvide linjer for at udlede, at bilen er på parkeringspladsen, og brug ultralydssensoren til at måle afstanden mellem bilen og omgivende forhindringer for at bestemme tidspunktet for bremsning. Forebyggelsen af ​​ulykker forårsaget af at træde på den forkerte bremse og speeder er implementeret i to trin. Når chaufføren vil stoppe på parkeringspladsen, hvis han træder på speederen, sænker han først hastigheden til krybehastighed, bruger ikonet på instrumentbrættet til at angive fare og slår en alarm. Hvis føreren fortsætter med at træde på speederen og er ved at ramme en væg eller andre genstande, vil bremsen blive tvunget. Tidspunktet for bremsning .Bilen kan stoppe, når den er omkring 20 til 30 cm væk fra forhindringen.

Arbejdsprincip

Folk kan høre, at lyden produceres af objektets vibration, og dens frekvens er inden for området 20HZ-20KHZ ultralydssensor, mere end 20KHZ kaldes ultralyd, og under 20HZ kaldes infralyd. Den almindeligt anvendte ultralydsfrekvens varierer fra snesevis af KHZ til snesevis af MHZ. Ultralyd er en slags mekanisk svingning i elastisk medium, som har to former: tværgående svingninger (tværbølge) og langsgående svingninger (langsgående bølge). Anvendelsen i industrien vedtager hovedsageligt langsgående oscillation. Ultralydsbølger kan forplante sig i gasser, væsker og faste stoffer, og deres udbredelseshastigheder er forskellige. Derudover har det også refraktions- og reflektionsfænomener og dæmpning under udbredelsen. Frekvensen af ​​ultralydsbølger, der forplanter sig i luften, er lav, generelt titusinder af KHZ, mens frekvensen i faste stoffer og væsker kan være højere. Dæmpningen er hurtigere i luften, mens den breder sig i væske og fast, dæmpningen er lille, og spredningen er længere. Ved at bruge ultralydsbølgernes egenskaber kan det laves om til forskellige ultralydssensorer, udstyret med forskellige kredsløb og laves til forskellige ultralydsmåleinstrumenter og -enheder, og de er meget udbredt i kommunikation, medicinske apparater og andre aspekter.

De vigtigste materialer af ultralydsafstandstransducersensorer er piezoelektrisk krystal (elektrostriktion) og nikkel-jern-aluminiumlegering (magnetostriktion). Elektrostriktive materialer omfatter blyzirkonattitanat (PZT) og så videre. Ultralydssensoren, der består af piezoelektrisk krystal, er en reversibel sensor. Det kan konvertere elektrisk energi til mekanisk oscillation for at generere ultralydsbølger. Når den samtidig modtager ultralydsbølger, kan den også omdannes til elektrisk energi, så den kan opdeles i sendere eller modtagere. Nogle ultralydssensorer kan bruges til både afsendelse og modtagelse. Kun små ultralydssensorer introduceres her. Der er en lille forskel mellem at sende og modtage. Den er velegnet til transmission i luften, og arbejdsfrekvensen er generelt 23-25KHZ og 40-45KHZ. Denne type ultralydssensor er velegnet til rækkevidde, ultralydssensorkontrol, tyverisikring og andre formål. Der er T/R-40-60, T/R-40-12 osv. (hvor T betyder at sende, R betyder at modtage, 40 betyder at frekvensen er 40KHZ, 16 og 12 betyder dens ydre diameter i millimeter). Der er også en forseglet ultralydssensor. Dens karakteristika er, at den er vandtæt (men kan ikke puttes i vandet), kan bruges som materialeniveau- og nærhedskontakt, og dens ydeevne er bedre. Der er tre grundlæggende typer af ultralydsapplikationer, transmissionstype bruges til fjernbetjening, tyverialarm, automatisk dør, nærhedsafbryder, separat reflektionstype bruges til afstandsmåling, væskeniveau eller materialeniveau; reflektionstype bruges til materialefejldetektion, tykkelsesmåling osv. . Den er sammensat af sendesensor (eller bølgesender), modtagende sensor (eller bølgemodtager), kontroldel og strømforsyningsdel. Sendersensoren er sammensat af en sender og en keramisk vibratortransducer med en diameter på omkring 15 mm. Transducerens funktion er at omdanne den keramiske vibrators elektriske vibrationsenergi til superenergi og stråle ud i luften; mens den modtagende sensor er sammensat af en keramisk vibratortransducer Sammensat med et forstærkerkredsløb, modtager transduceren bølgen for at producere mekanisk vibration, konverterer den til elektrisk energi, som output fra sensormodtageren, for at detektere den transmitterede super. Ved faktisk brug kan den keramiske vibrator, der bruges som transmitterende sensor, også bruges. Anvendes som keramisk vibrator til modtagersensorfirmaet. Kontroldelen styrer hovedsageligt pulskædefrekvensen, driftscyklus, sparsom modulering og tælling og detektionsafstand sendt af senderen.

Arbejdsprogram

Hvis du sender en piezoelektrisk keramisk krystal (dobbeltkrystaloscillator) med en resonansfrekvens på 40KHz i sensoren. Ultralydssensoren anvender en højfrekvent spænding på 40KHz, og den piezoelektriske keramiske plade udvider sig og trækker sig sammen i henhold til polariteten af den påførte højfrekvens, 0KHz og den påførte frekvens. ultralydsbølger, som forplanter sig i form af tæthed (graden af tæthed kan moduleres af styrekredsløbet) , Og videregive det til bølgemodtageren. Modtageren bruger princippet om den piezoelektriske effekt, der bruges af tryksensoren, det vil sige at påføre tryk på det piezoelektriske element for at få det piezoelektriske element til at belaste, derefter en 40KHz sinus med en '+'-pol på den ene side og en '-'-pol på den anden side Spænding. Fordi amplituden af ​​højfrekvent spænding er lille, skal den forstærkes. Ultralydssensorer giver føreren mulighed for at bakke sikkert. Princippet er at opdage eventuelle forhindringer på eller i nærheden af ​​bakstien og give en advarsel i tide. Den designet detektering af ultralydsafstandstransduceren kan give både lyd og lys hørbare og visuelle advarsler på samme tid. Advarslen angiver, at afstanden og retningen af ​​forhindringer i den blinde zone registreres. På denne måde, hvad enten det drejer sig om parkering eller kørsel på et smalt sted, vil førerens psykologiske pres ved hjælp af detektionssystemet for bakning forhindring blive reduceret, og føreren kan nemt tage de nødvendige handlinger.

Driftstilstand

Ultralydssensoren bruger det ultralyds akustiske bølgemedium til at udføre berøringsfri og slidfri detektering af det detekterede objekt. Ultralydssensoren kan detektere gennemsigtige eller farvede genstande, metal- eller ikke-metalgenstande, faste, flydende og pulveragtige stoffer. Dens detektionsydelse påvirkes næsten ikke af nogen miljømæssige forhold, inklusive røg- og støvmiljøer og regnfulde dage.