سنسور مبدل اولتراسونیک چیست؟

با توسعه بیشتر فناوری اطلاعات در بخش های شیمیایی، نفت و نیروگاه های آبی، سنسور مبدل اولتراسونیک به طور گسترده در اندازه گیری سطح روغن، سطح آب و سایر اندازه گیری سطح مایع استفاده می شود. با استفاده از ویژگی های اولتراسونیک، می دانیم که می توان آن را به یک مبدل محدوده اولتراسونیک نیز تبدیل کرد. امروز اجازه دهید سنسور اولتراسونیک و کاربرد آن را بیشتر توضیح دهم.

معرفی سنسورهای اولتراسونیک

سنسورهای اولتراسونیک با استفاده از ویژگی های اولتراسوند توسعه یافته اند. اولتراسونیک یک موج مکانیکی با فرکانس ارتعاش بالاتر از امواج صوتی (20 کیلوهرتز) 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 است که می تواند تبدیل به اشعه و انتشار جهت شود. امواج اولتراسونیک توانایی زیادی در نفوذ به مایعات و جامدات دارند، به خصوص در جامداتی که در برابر نور خورشید کدر هستند. می تواند تا عمق ده ها متر نفوذ کند. هنگامی که موج اولتراسونیک به ناخالصی یا رابط برخورد می کند، بازتاب قابل توجهی ایجاد می کند تا یک اکو ایجاد کند، و می تواند اثر داپلر را هنگام برخورد با یک جسم متحرک ایجاد کند. بنابراین، آزمایش اولتراسونیک به طور گسترده در صنعت، دفاع ملی، زیست پزشکی و غیره استفاده می شود.

اجزای یک سنسور اولتراسونیک

را مبدل سطح اولتراسونیک عمدتا از ویفرهای پیزوالکتریک تشکیل شده است که می تواند امواج اولتراسونیک را ارسال و دریافت کند. پروب های سونوگرافی کم توان بیشتر برای تشخیص استفاده می شوند. دارای ساختارهای مختلف زیادی است که می توان آنها را به کاوشگر مستقیم (موج طولی)، پروب مورب (موج عرضی)، پروب موج سطحی (موج سطحی)، پروب موج بره (موج بره)، پروب دوگانه (یک انعکاس پروب، یک دریافت پروب) تقسیم کرد.

اصل کار سنسور اولتراسونیک

هنگامی که ولتاژ به سرامیک های پیزوالکتریک اعمال می شود، تغییر شکل مکانیکی با تغییر در ولتاژ و فرکانس رخ می دهد. از طرف دیگر، هنگامی که سرامیک پیزوالکتریک ارتعاش می یابد، بار الکتریکی ایجاد می شود. با استفاده از این اصل، هنگامی که یک سیگنال الکتریکی به یک ویبراتور متشکل از دو سرامیک پیزوالکتریک یا یک سرامیک پیزوالکتریک و یک ورق فلزی که اصطلاحاً عنصر بی‌مورف پیزوالکتریک است اعمال می‌شود، امواج اولتراسونیک به دلیل ارتعاش خمشی منتشر می‌شود. در مقابل، هنگامی که ارتعاش اولتراسونیک به عنصر بیمورف پیزوالکتریک اعمال می شود، یک سیگنال الکتریکی تولید می شود. بر اساس اثرات فوق، سرامیک های پیزوالکتریک را می توان به عنوان حسگر اولتراسونیک استفاده کرد. مانند سنسورهای اولتراسونیک، یک ویبراتور کامپوزیت به طور انعطاف پذیر بر روی پایه ثابت می شود. ویبراتور کامپوزیت ترکیبی از یک تشدید کننده و یک ویبراتور عنصر دو شکل پیزوالکتریک است که از یک ورق فلزی و یک ورق سرامیکی پیزوالکتریک تشکیل شده است. تشدید کننده به شکل یک شیپور است و هدف آن تابش موثر امواج اولتراسونیک تولید شده توسط ارتعاش و متمرکز کردن موثر امواج اولتراسونیک در مرکز ویبراتور است.

سنسورهای اولتراسونیک برای استفاده در فضای باز باید دارای خواص آب بندی خوبی برای جلوگیری از نفوذ شبنم، باران و گرد و غبار باشند. سرامیک های پیزوالکتریک در بالای جعبه فلزی ثابت می شوند. پایه روی انتهای باز جعبه ثابت شده و با رزین پوشیده شده است. برای اندازه گیری فاصله مبدل اولتراسونیک مورد استفاده در ربات های صنعتی، باید دقت 1 میلی متر و تشعشعات مافوق صوت قوی داشته باشد.