سنسور مبدل اولتراسونیک Hannas چیست؟

امواج اولتراسونیک در یک خط مستقیم منتشر می شوند. فرکانس بالاتر است، توانایی پراش ضعیف تر است، اما توانایی بازتاب قوی تر است. به همین دلیل می توان حسگرهای اولتراسونیک را با استفاده از این خاصیت امواج اولتراسونیک ساخت. علاوه بر این، سرعت انتشار امواج اولتراسونیک در هوا کند است که استفاده از سنسورهای اولتراسونیک را ساده می کند.

سنسورهای اولتراسونیک با استفاده از ویژگی های امواج مافوق صوت ایجاد می شوند. مبدل برد التراسونیک یک موج مکانیکی با فرکانس ارتعاش بالاتر از امواج صوتی است. این توسط ارتعاش تراشه مبدل تحت تحریک ولتاژ ایجاد می شود. دارای فرکانس بالا، طول موج کوتاه، پدیده پراش کوچک، به ویژه جهت دهی خوب است و می تواند به پرتوها هدایت شود. انتشار و سایر خصوصیات اولتراسوند توانایی زیادی در نفوذ به مایعات و جامدات دارد، 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 سایر جنبه ها استفاده می شود. اولتراسوند به عنوان یک روش تشخیص استفاده می شود و برای تولید و دریافت امواج اولتراسونیک ضروری است. دستگاهی که این عملکرد را انجام می دهد یک حسگر اولتراسونیک است که معمولاً به آن مبدل اولتراسونیک یا پروب اولتراسونیک می گویند.

سنسور اولتراسونیک عمدتا از یک ویبراتور دو شکل، یک صفحه تشدید مخروطی و یک الکترود تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مشخص بین دو الکترود اعمال می شود، ویفر پیزوالکتریک فشرده می شود تا تغییر شکل مکانیکی ایجاد کند. پس از حذف ولتاژ، ویفر پیزوالکتریک به حالت اولیه خود باز می گردد. اگر ولتاژ فشاری بین دو قطب در فرکانس مشخصی اعمال شود، ویفر پیزوالکتریک نیز در فرکانس مشخصی به ارتعاش در می آید. فرکانس طبیعی این نوع تراشه پیزوالکتریک پس از آزمایش 38 کیلوهرتز است و سیگنال پالس موج مربعی با فرکانس 40 کیلوهرتز به دو قطب اعمال می شود. در این زمان، تراشه پیزوالکتریک طنین انداز می شود و امواج اولتراسونیک ساطع می کند. به همین ترتیب، یک مبدل برد التراسونیک پیزوالکتریک بدون سیگنال پالس خارجی نیز هنگامی که صفحه تشدید کننده امواج مافوق صوت را دریافت می کند طنین انداز می شود و سیگنال الکتریکی بین دو قطب تولید می کند.

کاوشگر اولتراسونیک عمدتاً 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 مختلفی است که می توان آنها را به کاوشگر مستقیم (موج طولی)، پروب مورب (موج عرضی)، پروب موج سطحی (موج سطحی)، پروب موج بره (موج لام)، پروب دوتایی (یک انعکاس پروب، یک دریافت پروب) تقسیم کرد. هسته کاوشگر اولتراسوند یک تراشه پیزوالکتریک در ژاکت پلاستیکی یا فلزی آن است. می تواند انواع مختلفی از مواد pzt وجود داشته باشد که ویفر را تشکیل می دهند. اندازه ویفر پیزوالکتریک، مانند قطر و ضخامت نیز متفاوت است، بنابراین عملکرد هر پروب اولتراسونیک متفاوت است، ما عملکرد آن را قبل از استفاده می دانیم. شاخص های اصلی عملکرد سنسورهای اولتراسونیک وجود دارد.

(1) فرکانس عملیاتی.

فرکانس کاری فرکانس رزونانس ویفر پیزوالکتریک است، هنگامی که فرکانس ولتاژ AC اعمال شده به دو سر آن با فرکانس تشدید تراشه پیزوالکتریک برابر است، انرژی خروجی زیاد و حساسیت بالا است.

(2) دمای کار.

زیرا نقطه کوری مواد پیزوالکتریک مبدل فاصله اولتراسونیک به طور کلی نسبتاً بالا است، به ویژه هنگامی که مبدل های اولتراسونیک برای تشخیص استفاده می شوند، از قدرت کم استفاده می کنند، دمای کار سرامیک های پیزو نسبتاً پایین است و می تواند برای مدت طولانی بدون شکست کار کند. دمای پروب های سونوگرافی پزشکی نسبتاً بالا است و به تجهیزات تبرید جداگانه نیاز دارد.

(3) حساسیت

این عمدتا به خود ویفر تولید کننده بستگی دارد. ضریب کوپلینگ الکترومکانیکی بزرگ و حساسیت بالا است، برعکس، حساسیت کم است.