Ultraäänianturin periaate

1 Johdanto

Uusien teknologioiden, kuten automaation, kehityksen myötä ultraääniantureiden määrä lisääntyy, ja kaikki nykyaikaiset instrumentit ja laitteet ovat erottamattomia antureista teollisessa tuotannossa, erityisesti tuotantoprosesseissa, erilaisilla muuntimilla valvotaan ja ohjataan tuotantoprosessin eri parametreja, kuten lämpötilaa, painetta, virtausta jne., jotta laitteet toimisivat parhaalla mahdollisella tavalla ja tuote olisi laadukkaimmillaan. 1900-luvun puolivälissä todettiin, että tiettyjen väliaineiden (kuten kvartsikide, natriumkaliumtartraattikide, PZT-kide jne.) anturikiteet voivat tuottaa tehokkaampia ultraääniaaltoja korkean jännitteen ja kapean pulssin vaikutuksesta. Se eroaa kuultavista ääniaalloista, sillä sitä voidaan käyttää integroitujen piirien hitsaukseen ja kuvaputken sisäpuolen puhdistukseen. Havainnon kannalta syvyysanturilla on valoaaltoja muistuttavat taittumis- ja heijastusominaisuudet, ja ultraääni-nanoilmaisimia voidaan käyttää. se havaitsee merenpohjan hylkyjä ja vihollisen sukellusveneitä. Ultraääni on nyt tunkeutunut monille elämämme alueille, kuten B-ultraääni, kaukosäädin, varkaudenesto ainetta rikkomaton testaus ja niin edelleen.

2. Ultraäänen käsite

Ihmiset voivat kuulla, että äänen synnyttää kohteen värähtely. Sen taajuus on alueella 20Hz-20kHz, jota kutsutaan kuultavaksi ääniaaltoksi. Mekaaniset värähtelyt, jotka ovat alle 20 Hz, eivät ole kuultavissa ihmiskorville, joita kutsutaan infraääniaalloiksi; Yli 20 kHz:n mekaanisia värähtelyjä kutsutaan ultraääniaalloiksi, ja niitä käytetään yleisesti ultraäänitaajuuksilla. Ultraäänikaikuluotain on kymmenistä kHz:istä kymmeniin MHz:iin. Ultraääniaallot ovat mekaanisia värähtelyjä elastisissa väliaineissa. On olemassa kaksi muotoa: lateraalinen värähtely (poikittaisaalto) ja pitkittäinen värähtely (pitkittäisaalto). Teollisuudessa käytetyt sovellukset käyttävät usein pitkittäisiä värähtelyjä. Ultraääniaallot voivat kulkea kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa, mutta eri etenemisnopeuksilla. Lisäksi sillä on myös taittumis- ja heijastusilmiöitä, jotka vaimenevat etenemisen aikana. Ilmassa etenevien ultraääniaaltojen taajuus on suhteellisen alhainen, yleensä se on kymmeniä kHz, mutta vaimennus on nopeampaa; etenemistaajuus kiinteissä aineissa ja nesteissä on suurempi, mutta vaimennus on pienempi ja eteneminen kauempana.

3. Ultraäänen ominaisuudet

Suuntavuus asennus ultraäänianturi on hyvä, se ei ole helppo poiketa, ja energia on keskittynyt. Siksi läpäisyteho on suuri ja energiahäviö on pieni useiden metrien paksuisen teräslevyn läpäisyn jälkeen. Ultraääniaallot voivat tuottaa merkittävää heijastusta ja taittumista, kun ne kohtaavat kahden median välisen rajapinnan. Tämä ilmiö on samanlainen kuin valoaallot. Korkeampi taajuus on ultraääni virtausmittarin anturi , sitä parempi on äänikentän suuntaavuus ja mitä lähempänä valoaallon heijastus- ja taitto-ominaisuudet ovat. Ultraääniaaltojen ominaisuuksia käyttämällä voidaan käyttää erilaisia ​​ultraääniantureita, ja erilaisia ​​piirejä voidaan käyttää erilaisten ultraäänimittauslaitteiden ja -laitteiden valmistukseen, ja niitä käytetään laajalti vedenalaisessa viestinnässä, lääketieteellisissä ja kodinkoneissa.

4. Ultraäänianturin periaate

Ultraäänianturi on ultraääniaaltojen ominaisuuksia hyödyntäen kehitetty anturi, joka koostuu lähettävästä anturista, vastaanottoanturista, ohjausosasta ja virtalähdeosasta. Lähetinanturi koostuu lähettimestä ja pietsokeraamisesta värähtelyanturista, joiden halkaisija on noin 15 mm. Toiminnot ultraäänivirtausmittarin muuntimen tarkoituksena on muuntaa keraamisen vibraattorin sähköinen värähtelyenergia superenergiaksi ja säteillä ilmaan; vastaanottava anturi on pietsokeraaminen värähtelyanturi. Se koostuu vahvistuspiiristä, vastaanottimesta 2 MHz:n ultraäänianturi tuottaa mekaanisia värähtelyjä, muuntaa ne sähköenergiaksi ja toimii anturin vastaanottimen ulostulona lähetettyjen ultraääniaaltojen havaitsemiseksi. Varsinaisessa käytössä lähettävänä anturina käytetään keraamista pietsokäryä, jota voidaan käyttää myös keraamisena värähtelijänä vastaanottimessa. Osa ohjaa pääasiassa pulssitaajuutta, toimintajaksoa, harvaa modulaatiota ja laskentaa sekä lähettimen lähettämää tunnistusetäisyyttä. Ultraääniöljytason anturin virtalähde voi olla DC12V ± 10% tai 24V ± 10%.