روند توسعه حسگرهای اولتراسونیک و نقش مبدل اولتراسونیک

روند توسعه مبدل اولتراسونیک

همانطور که از نام آن پیداست، حسگرهای اولتراسونیک از امواج اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله استفاده می کنند. کاوشگر از مبدل برد مافوق صوت  امواج مافوق صوت را ساطع می کند و سپس پژواک های منعکس شده از جسم مورد نظر را دریافت می کند تا فاصله تا هدف را با محاسبه اختلاف زمانی بین موج ارسالی و پژواک منعکس شده محاسبه کند. سنسور اولتراسونیک نوعی سنسور با کاربرد قوی و دامنه کاربرد وسیع است. آنها اساساً دستگاه هایی هستند که برای محاسبه و اندازه گیری فاصله ها استفاده می شوند و معمولاً در صنایع بهداشتی، خودرو و صنایع غذایی و همچنین سایر صنایعی که از این فناوری استفاده می کنند استفاده می شود.

ارزش واقعی حسگرهای اولتراسونیک در قابلیت تشخیص چشمگیر آنها نهفته است. آنها می توانند اشیاء شفاف، از جمله پژواک بازتاب شده از سطوح شیشه ای و مایع را تشخیص دهند. امواج مافوق صوت همچنین می توانند در برابر مه، گرد و غبار و ذرات کثیفی مقاومت کنند و می توانند اجسام با اشکال پیچیده مانند سینی های شبکه، فنرها و غیره را به طور پایدار تشخیص دهند.

 

با توجه به روند توسعه بازار فعلی، حسگرهای مبدل جریان اولتراسونیک با پتانسیل باورنکردنی برای نوآوری در چهار حوزه اصلی اندازه‌گیری جریان، مدیریت زباله، تعمیر و نگهداری قابل پیش‌بینی و تشخیص رانندگی مستقل، منفجر شده‌اند. سردبیر زیر Gongminwang چهار کاربرد نوآورانه حسگرهای اولتراسونیک را بررسی و تحقیق خواهد کرد.

 

1. اندازه گیری جریان اولتراسونیک

پیشرفت‌ها در فناوری حسگر اولتراسونیک آنها را دقیق‌تر و ارزان‌تر کرده است و اندازه آنها را کاهش می‌دهد و در عین حال قابلیت استفاده را افزایش می‌دهد. با این پیشرفت ها، آنها به فناوری های اندازه گیری جریان موثر، به ویژه برای شرکت های خدمات شهری تبدیل خواهند شد. مزایای کنتور آب، کنتور گاز و کنتور حرارتی آشکار است.

به عنوان مثال، سازنده می تواند فلومتر مکانیکی اصلی را با یک سنسور اولتراسونیک جایگزین کند. مزیت قانع کننده از سنسورهای گاز اولتراسونیک دقت بالایی دارند و هیچ قطعه مکانیکی متحرک ندارند. با این وجود، تولیدکنندگان باید طراحی خط لوله و محل نصب سنسور را نیز درک کنند تا از مزایای فناوری به طور کامل بهره مند شوند.

 

2. بهبود مدیریت پسماند

یکی از کاربردهای متعدد حسگرهای اولتراسونیک، توانایی تعیین میزان مواد باقی مانده در سیلو است. این حسگرهای اولتراسونیک با انتشار پرتوهای صوتی به سطح مواد در ظرف و سپس دریافت انعکاس پرتوهای صوتی، عملکرد اندازه گیری را انجام می دهند. حتی اگر گرد و غبار وجود داشته باشد، بر دقت محاسبه تأثیر نمی گذارد. به این ترتیب سنسورهای اولتراسونیک می توانند نقش فعالی در مدیریت زباله ایفا کنند. برای مدیریت مقدار مواد باقیمانده در سیلو، صنعت معدن سنسور اولتراسونیک سطح سیلو را توصیه می‌کند که یک سنسور اولتراسونیک ارزان قیمت است که می‌تواند از راه دور (تا 7.65 متر) اندازه‌گیری کند. این نه تنها دارای یک عملکرد کالیبراسیون بلادرنگ است، بلکه دارای بهره پیوسته متغیر برای اهداف در فواصل مختلف برای به دست آوردن داده های دقیق تر است. ولتاژ منبع تغذیه گسترده: 3.3 ولت ~ 5.5 ولت، مصرف انرژی کم نیز آن را برای سیستم های با باتری مناسب می کند. در همین سری از محصولات با عملکرد مشابه MB1210، سنسور اولتراسونیک وجود دارد که می تواند مسافت طولانی تری به اندازه 10.68 متر را اندازه گیری کند. برای اندازه گیری سطح سیلو در محیط داخلی، این سری از محصولات یک راه حل عالی است.

از سوی دیگر، برای مدیریت زباله های شهری، با قرار دادن استراتژیک حسگرهای اولتراسونیک در سطل زباله، شرکت های شهرداری می توانند روند جمع آوری زباله ها را بهبود بخشیده و عملیات ناکارآمد را کاهش دهند. این سنسورهای اولتراسونیک همچنین می توانند از نشت یا سایر حوادث و صدمات جلوگیری کنند. به منظور توصیه یک سنسور کوچک سطل زباله اولتراسونیک برای ساخت و ساز شهری، این سنسور اولتراسونیک یک سنسور ضد آب و هوا برای اندازه گیری سطح سطل زباله است. برای یکپارچه سازی ساده پروژه یا محصول شما طراحی شده است. این کوچکترین ماژول سبک وزن در بازار است. این می تواند فاصله تشخیص 20 سانتی متر تا 3.5 متر، دقت 1 سانتی متر، جریان متوسط ​​3.4 میلی آمپر مورد نیاز در حین کار، عرض پالس، خروجی ولتاژ آنالوگ و خروجی سریال RS232 را ارائه دهد. و همچنین دارای حفاظت IP67، گزینه مقاومت شیمیایی -F اختیاری است. در عین حال، دارای ویژگی های قدرت صدای خروجی بالا و بهره متغیر پیوسته، کالیبراسیون خودکار پس زمینه بلادرنگ، تجزیه و تحلیل مشخصه شکل موج در زمان واقعی، الگوریتم سرکوب نویز و غیره است و می تواند به طور موثر به قرائت فاصله بدون نویز دست یابد.

با توجه به مسیر توسعه فعلی فناوری مبدل اولتراسونیک پیزوالکتریک ، ممکن است در ده سال آینده به طور گسترده در مدیریت زباله استفاده شود. با ادامه کاهش قیمت سنسورها، محبوبیت آنها همچنان افزایش خواهد یافت. این سنسورها همچنین عملکرد خدمات شهری را آسانتر و کارآمدتر می کنند.

3. تعمیر و نگهداری پیش بینی قابل اعتماد

سنسورهای اولتراسونیک دارای ارزش کاربردی خاصی در نظارت بر وضعیت و نگهداری پیش بینی شده هستند. آنها می توانند زمان توقف تولید را به حداقل برسانند، قابلیت های عیب یابی را بهبود بخشند و کنترل کیفیت و ایمنی را افزایش دهند. وزارت انرژی (DOE) حتی فناوری اولتراسونیک را به عنوان یکی از راه حل های اولیه برای تشخیص نشت توصیه می کند. یک تیم ارزیابی شخص ثالث یک نظرسنجی در مورد پتانسیل ارزش فناوری اولتراسونیک در بیش از 500 شعبه در یک سازمان انجام داد. آنها دریافتند که بیش از 100 کاربرد در هر شاخه وجود دارد، از جمله دیگ بخار، کمپرسور، مبدل حرارتی، تله بخار، شیرها و سایر اجزا. منافع اقتصادی قابل توجه است. با نصب فناوری اولتراسونیک، این آژانس سالانه حدود 3.7 میلیون دلار صرفه جویی خواهد کرد. با در نظر گرفتن روندهای بازار، تولیدکنندگان بیشتری از حسگرهای اولتراسونیک برای نگهداری پیش بینی، ارزیابی و حل مشکلات کوچکتر قبل از ارتقا استفاده خواهند کرد.

چهارم، افزایش ایمنی وسایل نقلیه خودران

همانطور که خودروهای خودران سال به سال بهبود می یابند، از سنسورهای مختلف اولتراسونیک برای کمک به ناوبری خودروهای خودمختار و عملیات اساسی استفاده می شود. سنسورهای اولتراسونیک همچنین در وسایل نقلیه سنتی برای کمک به نظارت بر نقاط کور و پارک خودکار استفاده می‌شوند. در میان این مبدل‌های اولتراسونیک، فناوری اولتراسونیک با سیستم‌های رانندگی خودکار ادغام شده است. به عنوان مثال، وسیله نقلیه خودران یکی از موارد اصلی استفاده از سنسور اولتراسونیک است. حسگرهای اولتراسونیک آنها می توانند محدوده ای نزدیک به 500 متر را حس کنند تا از ایمنی مسافران در مسیر اطمینان حاصل کنند. با این میزان آگاهی، خودروهای تسلا می توانند به طور موثر خطرات را کاهش داده و از تصادفات جلوگیری کنند. سنسور تشخیص بدن انسان با سنسور اولتراسونیک یک سنسور مجاورت با خروجی سیگنال هشدار سطح بالا و پایین است. مبدل برد مافوق صوت قابل اندازه گیری می تواند به 213 سانتی متر برسد. برای تشخیص عابر پیاده، تشخیص پارکینگ و غیره مناسب است. هنگامی که یک عابر پیاده وارد محدوده تشخیص می شود، MB1004 یک سیگنال هشدار از سطح پایین به سطح بالا صادر می کند. در عین حال، عملکرد خروجی فاصله خاص هدف و خروجی اطلاعات فاصله از طریق RS232 را نیز دارد. MB1004 یک سنسور اولتراسونیک بسیار کم هزینه برای تشخیص انسان است. آنها به آسان‌تر شدن انتقال به خودروهای خودران کمک می‌کنند و نگرانی‌ها در مورد مشکلات احتمالی شناسایی را کاهش می‌دهند. از آنجایی که اثربخشی حسگرهای اولتراسونیک همچنان ادامه دارد، این فناوری در آینده ضروری خواهد بود.

نقش سنسورهای اولتراسونیک

از زمان اختراع مبدل اولتراسونیک 200Khz ، به طور گسترده در زمینه های دفاع ملی، پزشکی، صنعت و خودرو استفاده شده است. به طور کلی، سنسورهای اولتراسونیک عمدتاً از ویژگی های انتقال اولتراسونیک، انعکاس و شکست استفاده می کنند. می توان گفت دامنه کاربرد آن متنوع است. حسگرهای اولتراسونیک بسته به کاربرد آن، گاهی اوقات سنسورهای فاصله، سنسورهای سطح مایع، سنسورهای جریان، سنسورهای تشخیص تک و دو ورق، سنسورهای اجرای انحراف، سنسورهای شمارش اولتراسونیک، سنسورهای غلظت، سنسورهای کدورت، سنسورهای محتوای اکسیژن و سنسورهای دما نامیده می‌شوند. با استفاده از ویژگی های بازتاب امواج اولتراسونیک با نام های مختلف، حسگرهای اولتراسونیک می توانند وضعیت داخلی ظرف را تشخیص دهند. سنسورهای اولتراسونیک را می توان برای تشخیص اشیاء شفاف، مایعات، هرگونه مواد ناهموار، صاف، ناشی از نور و اجسام نامنظم استفاده کرد. اما برای فضای باز، محیط گرم یا مخزن فشار و اجسام فوم مناسب نیست.

مبدل های جریان گاز اولتراسونیک را می توان در کارخانه های فرآوری مواد غذایی برای ایجاد یک سیستم کنترل حلقه بسته برای بازرسی بسته بندی پلاستیکی استفاده کرد. با فناوری جدید، می‌تواند در حلقه‌های مرطوب مانند ماشین لباسشویی بطری، محیط نویز و محیطی با تغییرات بسیار شدید دما را تشخیص دهد. سنسورهای اولتراسونیک را می توان برای تشخیص سطح مایع، تشخیص اشیاء و مواد شفاف، کنترل تنش و اندازه گیری فاصله، عمدتاً برای بسته بندی، ساخت بطری، جابجایی مواد، بازرسی زغال سنگ، پردازش پلاستیک و صنعت خودرو استفاده کرد. سنسورهای اولتراسونیک را می توان برای نظارت بر فرآیند برای بهبود کیفیت محصول، تشخیص عیوب، تعیین حضور و سایر جنبه ها استفاده کرد. معروف ترین کاربرد در پزشکی سونوگرافی B است. از نظر کاربرد بالینی، سونوگرافی B می تواند به وضوح تصاویر مقطعی مختلف از اندام های مختلف و اندام های اطراف را نشان دهد. از آنجایی که تصاویر از نظر استحکام غنی و نزدیک به ساختار واقعی آناتومی هستند، استفاده از مبدل اولتراسوند می تواند تشخیص زودهنگام را انجام دهد. از نظر تشخیص سطح مایع، سنسورهای اولتراسونیک می توانند سطح مایع را تشخیص دهند. کاربردهای زیادی در سیستم های آبرسانی و زهکشی وجود دارد.

عیب یاب التراسونیک عمدتاً در بازرسی کیفیت داخلی قطعات فلزی استفاده می شود، مانند تشخیص وجود حباب در فلز، اینکه آیا قطعه جوش دارای عیوب مانند نفوذ ناقص است یا خیر. این نه تنها به طور گسترده در تولید، متالورژی آهن و فولاد، پردازش فلز، صنایع شیمیایی و سایر زمینه هایی که نیاز به تشخیص نقص و کنترل کیفیت دارند، استفاده می شود، بلکه به طور گسترده در هوا فضا، حمل و نقل ریلی، دیگهای بخار و مخازن تحت فشار و سایر زمینه ها استفاده می شود.

سنسورهای التراسونیک در حال حاضر کاربردهای زیادی در زمینه الکترونیک خودرو دارند. سنسورهای اولتراسونیک در رادار معکوس، سیستم های ضد برخورد، سیستم های کمک پارک خودکار و سیستم های ADAS وجود دارد. در رادار معکوس، سنسور اولتراسونیک منحصر به فرد است، در حالی که در سیستم های دیگر، سنسور اولتراسونیک به عنوان گزینه ای برای تکمیل برخی عملکردهای خاص به همراه رادار موج میلی متری، لیدار و غیره استفاده می شود.