نشانگرهای عملکرد سنسور فاصله اولتراسونیک

سنسور فاصله اولتراسونیک می تواند به طور گسترده در زمینه های مرتبط مانند سطح، سطح مایع، نظارت، ضد برخورد ربات، سوئیچ های مختلف مجاورت اولتراسونیک و آلارم های ضد سرقت استفاده شود. قابل اطمینان در عملیات، نصب آسان، ضد آب، با زاویه پرتاب کوچک، حساسیت بالا و راحتی است. این دستگاه به یک ابزار نمایشگر صنعتی متصل است و همچنین یک کاوشگر با زاویه انتشار زیاد فراهم می کند. اصل طراحی سنسور فاصله اولتراسونیک این است که سنسور اولتراسونیک سنسوری است که با استفاده از ویژگی های امواج اولتراسونیک توسعه یافته است. موج اولتراسونیک نوعی موج مکانیکی است که فرکانس ارتعاش آن بیشتر از امواج صوتی است. این توسط ارتعاش ویفر مبدل تحت تحریک ولتاژ ایجاد می شود. دارای فرکانس بالا، طول موج کوتاه، پدیده پراش کوچک، به ویژه جهت گیری خوب می تواند پرتو گرا باشد. ویژگی هایی مانند ارتباط. 

امواج مافوق صوت توانایی زیادی در نفوذ به مایعات و جامدات دارند، به ویژه در جامدات غیرشفاف نور خورشید که می توانند به اعماق چند ده متری نفوذ کنند. هنگامی که یک موج اولتراسونیک به یک ناخالصی یا یک رابط برخورد می کند، بازتاب قابل توجهی ایجاد می کند تا یک انعکاس را به یک اکو تبدیل کند، که می تواند اثر داپلر را هنگام برخورد با یک جسم متحرک ایجاد کند. بنابراین، آزمایش اولتراسونیک به طور گسترده در زمینه های صنعتی، دفاع ملی، زیست پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود. اولتراسوند به عنوان وسیله تشخیص استفاده می شود و امواج اولتراسونیک و امواج اولتراسونیک باید تولید شوند. دستگاهی که این عملکرد را انجام می دهد سنسور اندازه گیری فاصله اولتراسونیک است که معمولاً به آن مبدل اولتراسونیک یا پروب اولتراسونیک می گویند. نشانگرهای عملکرد سنسور فاصله اولتراسونیک، هسته کاوشگر اولتراسونیک یک فیلم پیزوالکتریک در ژاکت پلاستیکی یا ژاکت فلزی آن است. انواع مختلفی از مواد تشکیل دهنده ویفر وجود دارد. اندازه ویفر، مانند قطر و ضخامت، متفاوت است، بنابراین عملکرد هر پروب متفاوت است. قبل از استفاده باید عملکرد آن را بدانیم. شاخص های اصلی عملکرد سنسورهای اولتراسونیک شامل جنبه های زیر است.

2. دمای کاری.
از آنجایی که نقطه کوری مواد پیزوالکتریک به طور کلی بالا است، به ویژه، کاوشگر اولتراسونیک تشخیصی از توان کمتری استفاده می کند، بنابراین دمای عملیاتی پایین تر است و می تواند برای مدت طولانی بدون ایجاد خرابی کار کند. پروب های سونوگرافی پزشکی نسبتا داغ هستند و به تجهیزات تبرید جداگانه نیاز دارند.

این عمدتا به تولید خود ویفر بستگی دارد. ضریب جفت الکترومکانیکی بزرگ، حساسیت بالا و حساسیت کم است. کار ساختار سنسور فاصله اولتراسونیک ولتاژ به سرامیک های پیزوالکتریک اعمال می شود که با تغییرات ولتاژ و فرکانس باعث تغییر شکل مکانیکی می شود. از طرف دیگر، هنگامی که سرامیک پیزوالکتریک ارتعاش می یابد، بار الکتریکی ایجاد می شود. با این اصل، هنگامی که یک ویبراتور از دو سرامیک پیزوالکتریک یا یک قطعه سرامیک پیزوالکتریک تشکیل شده باشد و یک قطعه فلزی عنصر بی‌مورف نامیده می‌شود، هنگام اعمال سیگنال الکتریکی، سیگنال اولتراسونیک به دلیل ارتعاش خمشی منتشر می‌شود. برعکس، هنگامی که حسگر اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله به عنصر bimorph اعمال می شود، یک سیگنال الکتریکی تولید می شود. بر اساس اثرات فوق، سرامیک های پیزوالکتریک را می توان به عنوان سنسور اولتراسونیک استفاده کرد. مانند یک سنسور اولتراسونیک، یک ویبراتور کامپوزیت به طور انعطاف‌پذیری روی پایه ثابت می‌شود. 

ویبراتور کامپوزیت ترکیبی از یک تشدید کننده و یک ویبراتور دو شکلی است که از یک فلز و یک سرامیک پیزوالکتریک تشکیل شده است. تشدید کننده به شکل شاخ است تا به طور موثر امواج اولتراسونیک تولید شده توسط ارتعاش را تابش کند و به طور موثر امواج اولتراسونیک را در بخش مرکزی ویبراتور متمرکز کند. سنسورهای اولتراسونیک باید آب بندی خوبی داشته باشند تا از نفوذ شبنم، باران و گرد و غبار در فضای باز جلوگیری شود. سرامیک پیزوالکتریک در قسمت داخلی بالای بدنه فلزی ثابت شده است. پایه به انتهای باز کیس ثابت می شود و با رزین پوشانده می شود. برای برگه اطلاعات سنسور فاصله اولتراسونیک که در ربات های صنعتی استفاده می شود، دقت 1 میلی متر و تشعشعات مافوق صوت قوی مورد نیاز است. با ارتعاش خمشی یک ویبراتور عنصر دو شکل معمولی، دستیابی به این امر در فرکانس بالاتر از 75 کیلوهرتز غیرممکن است. بنابراین، سرامیک های پیزوالکتریک حالت ارتعاش ضخامت عمودی باید در تشخیص فرکانس بالا استفاده شود. در این حالت تطبیق امپدانس صوتی سرامیک پیزوالکتریک با هوا اهمیت پیدا می کند. امپدانس آکوستیک سرامیک پیزوالکتریک 2.6 × 107 کیلوگرم بر متر مربع و امپدانس صوتی هوا 4.3 × 102 کیلوگرم بر متر مربع است. این تفاوت می تواند منجر به اتلاف زیاد در سطح تابش ارتعاشی سرامیکی پیزوالکتریک شود. یک ماده خاص به سرامیک پیزوالکتریک به عنوان یک لایه تطبیق صوتی برای مطابقت با امپدانس صوتی هوا می‌چسبد. این ساختار به سنسور اولتراسونیک اجازه می دهد تا همچنان در فرکانس های تا 100 کیلوهرتز به طور معمول کار کند.