کاربرد سنسور اولتراسونیک

هسته اصلی مبدل آکوستیک زیر آب یک ویفر پیزوالکتریک در پوشش بیرونی آن است و انواع مختلفی از مواد تشکیل دهنده ویفر وجود دارد. اندازه ویفر مانند قطر و ضخامت متفاوت است، بنابراین عملکرد هر پروب متفاوت است و باید قبل از استفاده از عملکرد آن اطلاع داشت.

شاخص های اصلی عملکرد سنسورهای اولتراسونیک به شرح زیر است:

(1) فرکانس کاری. فرکانس کاری فرکانس رزونانس ویفر پیزوالکتریک است. هنگامی که فرکانس ولتاژ متناوب اعمال شده به آن برابر با فرکانس رزونانس ویفر باشد، انرژی خروجی بزرگترین و حساسیت نیز بالاترین است.

(2) دمای کار. از آنجایی که نقطه کوری مواد پیزوالکتریک به طور کلی بالا است، به ویژه مبدل صوتی عمق برای تشخیص از قدرت کمی سنسور اولتراسونیک استفاده می کند، دمای عملیاتی نسبتاً پایین است و کار را می توان برای مدت طولانی بدون شکست انجام داد.

(3) حساسیت این عمدتا به ساخت خود ویفر بستگی دارد و ضریب جفت الکترومکانیکی بزرگ و حساسیت بالا است.

کاربرد سنسور اولتراسونیک

این مبدل پیزوالکتریک اولتراسونیک از اصل موقعیت‌یابی اکو اولتراسونیک استفاده می‌کند، از فناوری اندازه‌گیری اختلاف زمانی برای تشخیص فاصله بین سنسور و هدف استفاده می‌کند و سنسور اولتراسونیک زاویه کوچک و ناحیه کور کوچک را اتخاذ می‌کند که دارای اندازه‌گیری دقیق، بدون تماس، ضد آب، ضد خوردگی، هزینه کم، و غیره است. یک پالس اولتراسونیک از سنسور فرستنده، و جسم منعکس شده و به سنسور دریافت کننده باز می گردد، و پالس اولتراسونیک از انتشار تشخیص داده می شود. با زمان لازم برای دریافت و بر اساس سرعت صوت در محیط، می توان فاصله سنسور تا جسم مورد اندازه گیری را برای تعیین موقعیت به دست آورد. با در نظر گرفتن تأثیر دمای محیط بر سرعت انتشار اولتراسونیک، سرعت انتشار با روش جبران دما اصلاح می شود تا دقت اندازه گیری بهبود یابد.

مبدل برای فلومتر به روش های مختلفی اندازه گیری می شود، مانند تغییرات سرعت انتشار، تغییر سرعت موج، اثر داپلر و گوش دادن به جریان. با این حال، روش رایج فعلی عمدتاً روش اختلاف زمانی انتشار اولتراسونیک است.
هنگامی که موج اولتراسونیک در سیال منتشر می شود، سرعت انتشار در سیال ساکن و سیال جاری متفاوت است. با این ویژگی می توان سرعت سیال را تعیین کرد و سپس با توجه به سطح مقطع سیال خط لوله، دبی سیال را مشخص کرد.

مبدل های جریان سنج اولتراسونیک دارای ویژگی هایی هستند که مانع از جریان سیال نمی شوند. انواع مختلفی از مایعات وجود دارد که می توان آنها را اندازه گیری کرد. چه یک سیال نارسانا، یک سیال با ویسکوزیته بالا یا یک مایع دوغاب باشد، تا زمانی که بتواند امواج اولتراسونیک را ارسال کند، قابل اندازه گیری است. فلومتر التراسونیک را می توان برای اندازه گیری آب لوله کشی، آب صنعتی، آب کشاورزی و موارد مشابه استفاده کرد. همچنین برای اندازه گیری دبی مانند فاضلاب، کانال های آبیاری کشاورزی و رودخانه ها مناسب است.

روش داپلر از اصل داپلر آکوستیک برای تعیین سرعت جریان سیال با اندازه گیری داپلر اولتراسونیک پراکنده پراکنده در یک سیال غیر یکنواخت استفاده می کند و برای اندازه گیری جریان سیال از جمله ذرات معلق و حباب ها مناسب است. روش همبستگی از فناوری مربوطه برای اندازه گیری نرخ جریان استفاده می کند. اصولاً دقت اندازه گیری این روش مستقل از سرعت صوت در سیال است و بنابراین ربطی به دما و غلظت سیال ندارد، بنابراین دقت اندازه گیری بالا و دامنه کاربرد وسیع است. با این حال، قیمت همبسته گران است و خط پیچیده است. این نقص پس از رایج شدن ریزپردازنده قابل رفع است. روش نویز (روش گوش دادن) اصولی است که از نویز ایجاد شده در هنگام جریان سیال در لوله استفاده می کند که به سرعت جریان سیال مربوط می شود و با تشخیص نویز، نرخ جریان یا مقدار دبی را تشخیص می دهد. روش ساده است، تجهیزات ارزان است، اما دقت پایین است.

بازرسی سنسور اولتراسونیک
برای امواج فراصوت با فرکانس بالا، به دلیل طول موج کوتاه آن، تولید پراش آسان نیست و هنگامی که با ناخالصی ها یا رابط ها مواجه می شود، بازتاب آشکاری خواهد داشت. جهت گیری خوبی دارد و می تواند جهت دار باشد و به صورت پرتو منتشر شود. در مایع و جامد تضعیف کمی دارد و فرسوده می شود. از طریق قدرت بزرگ. این ویژگی ها امواج اولتراسونیک را به ابزاری مهم برای آزمایش های غیر مخرب تبدیل می کند.

(1) روش نفوذ. روش نفوذ روشی برای قضاوت در مورد کیفیت داخلی قطعه کار بر اساس تغییر انرژی پس از نفوذ موج اولتراسونیک به قطعه کار است. در روش نفوذی از دو کاوشگر حسگر اولتراسونیک برای قرار گرفتن در طرف مقابل قطعه کار استفاده می شود، یکی برای انتقال امواج مافوق صوت و دیگری برای دریافت امواج اولتراسونیک. موج ارسالی می تواند یک موج پیوسته یا یک موج پالسی باشد. در تشخیص، هنگامی که هیچ نقصی در قطعه کار وجود ندارد، انرژی دریافت کننده بزرگ است و مقدار نشانگر متر بزرگ است. هنگامی که نقصی در قطعه کار وجود دارد، بخشی از انرژی منعکس می شود، انرژی دریافت کننده کوچک است و مقدار نشان دهنده متر کوچک است. با توجه به این تغییر می توان عیوب داخلی قطعه کار را تشخیص داد.

(2) تشخیص عیب بازتابی. تشخیص عیب انعکاسی روشی برای تشخیص عیوب از طریق تفاوت در بازتاب امواج اولتراسونیک در قطعه کار است. در زیر نمونه ای از بازتاب اولیه پالس موج طولی برای نشان دادن اصل تشخیص است.