Aiheeseen liittyvää tietoa ultraääniantureista

perusjohdanto:

Ultraäänianturien anturi on kehitetty käyttämällä ultraäänen ominaisuuksia. Sillä on korkean taajuuden, lyhyen aallonpituuden, pienen diffraktioilmiön ominaisuudet, erityisen hyvä suuntaavuus, joka voi muuttua säteiksi ja levitä suunnassa. Ultraääniaalloilla on erinomainen kyky tunkeutua nesteisiin ja kiinteisiin aineisiin. Ultraääniaallot aiheuttavat merkittäviä heijastuksia, kun ne kohtaavat epäpuhtauksia tai rajapintoja, muodostaen kaikuja, ja ne voivat tuottaa doppler-efektejä, kun ne kohtaavat liikkuvia kohteita. Siksi ultraäänitestausta käytetään laajasti teollisuudessa, maanpuolustuksessa, biolääketieteessä jne. Jotta ultraääntä voidaan käyttää tunnistusmenetelmänä, ultraääni on generoitava ja vastaanotettava. Laite, joka suorittaa tämän toiminnon, on ultraäänianturi, jota tavallisesti kutsutaan ultraäänianturiksi tai ultraäänianturiksi.

 Komponentti:

Akustinen aaltoanturi koostuu pääasiassa pietsosähköisistä kiekoista, jotka voivat lähettää ja vastaanottaa ultraääniaaltoja. Pienitehoisia ultraääniantureita käytetään useimmiten havaitsemiseen. Sillä on monia erilaisia ​​rakenteita, jotka voidaan jakaa suoraan anturiin (pituusaalto), vinoon anturiin (poikittaisaalto), pinta-aaltoanturiin (pinta-aalto), anturiin (lamb-aalto), kaksoisanturiin (yksi koettimen heijastus, yksi anturin vastaanotto) jne.

Toimintaperiaate:

Ihmiset voivat kuulla äänen, koska kohteen tärinä on 20 kHz:n alueella, yli 20 kHz:tä kutsutaan ultraääneksi ja alle 20 Hz:tä kutsutaan infraääneksi. 

Ultraääni on eräänlainen mekaaninen värähtely elastisessa väliaineessa, jolla on kaksi muotoa: poikittaisvärähtely (poikittaisaalto) ja pitkittäinen värähtely (pitkittäisaalto). Alan sovellus käyttää pääasiassa pitkittäistä värähtelyä. Ultraääniaallot voivat levitä kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa, ja niiden etenemisnopeudet ovat erilaisia. Lisäksi sillä on myös taittumis- ja heijastusilmiöitä sekä vaimennusta etenemisen aikana. Ultraääniaaltojen taajuus Kosketukseton ultraäänitason mittari etenee ilmassa on alhainen, yleensä kymmeniä KHZ, kun taas kiinteissä aineissa ja nesteissä taajuus voi olla korkeampi. Ilmassa vaimennus on nopeampaa, kun se leviää nesteessä ja kiinteässä aineessa, vaimennus on pieni ja leviäminen on pidempi. Ultraäänen ominaisuuksia hyödyntäen siitä voidaan valmistaa erilaisia ​​ultraääniantureita, jotka on varustettu erilaisilla piireillä ja erilaisiksi ultraäänimittauslaitteiksi ja -laitteiksi, ja niitä käytetään laajalti viestinnässä, lääkinnällisissä laitteissa ja muissa asioissa.

Päämateriaalit 200 kHz ultraäänianturi ovat pietsosähköistä kidettä (sähköstriktio) ja nikkeli-rauta-alumiiniseosta (magnetostriktio). Sähköstriktiivisiä materiaaleja ovat lyijysirkonaattititanaatti (PZT) ja niin edelleen. Pietsosähköisestä kiteestä koostuva ultraäänianturi on käännettävä anturi. Se voi muuntaa sähköenergian mekaaniseksi värähtelyksi ultraääniaaltojen tuottamiseksi. Samalla kun se vastaanottaa ultraääniaaltoja, se voidaan muuntaa myös sähköenergiaksi, joten se voidaan jakaa lähettimiin tai vastaanottimiin. Jotkut ultraäänianturit voivat sekä lähettää että vastaanottaa. Tässä on vain pieni ultraäänianturi. Lähettämisen ja vastaanottamisen välillä on pieni ero. Se soveltuu lähetettäväksi ilmassa, ja työtaajuus on yleensä 23-25KHZ ja 40-45KHZ. Tämän tyyppinen ultraäänianturi soveltuu etäisyyteen, kaukosäätimeen, varkaudenestoon ja muihin tarkoituksiin. On olemassa T/R-40-60, T/R-40-12 jne. (jossa T tarkoittaa lähettämistä, R tarkoittaa vastaanottoa, 40 tarkoittaa taajuutta 40 KHZ, 16 ja 12 tarkoittavat sen ulkohalkaisijaa millimetreinä). Siinä on myös suljettu ultraäänianturi (tyyppi MA40EI). Se on vedenpitävä (mutta ei vedessä), ja sitä voidaan käyttää materiaalitason ja läheisyyskytkimenä. Sen suorituskyky on parempi. Ultraäänisovelluksia on kolme perustyyppiä, siirtotyyppiä käytetään kaukosäätimessä, varkaudenestohälyttimessä, automaattisessa ovessa, läheisyyskytkimessä jne.; erotettua heijastustyyppiä käytetään etäisyyden, nesteen tai materiaalin tason mittaamiseen; heijastustyyppiä käytetään materiaalivirheiden havaitsemiseen, paksuuden mittaamiseen jne. Se koostuu lähettävästä anturista (tai aaltolähettimestä), vastaanottoanturista (tai aaltovastaanottimesta), ohjausosasta ja virtalähdeosasta. Lähetinanturi koostuu lähettimestä ja keraamisesta täryanturista, joiden halkaisija on noin 15 mm. Anturin tehtävänä on muuntaa keraamisen vibraattorin sähköinen värähtelyenergia superenergiaksi ja säteillä ilmaan; kun taas vastaanottava anturi koostuu keraamisesta värähtelymuuntimesta, joka koostuu vahvistinpiiristä, muunnin vastaanottaa aallon tuottamaan mekaanista värähtelyä ja muuntaa sen sähköenergiaksi, jota käytetään ultraäänianturivastaanottimen ulostulona lähettävän superin havaitsemiseen. Varsinaisessa käytössä voidaan käyttää myös lähettävänä anturina käytettyä keraamista tärylevyä. Käytetään vastaanottimen anturin keraamisena vibraattorina. Ohjausosa ohjaa pääasiassa lähettimen lähettämää pulssiketjutaajuutta, toimintajaksoa, harvaa modulaatiota, laskentaa ja tunnistusetäisyyttä.

Työohjelma

Jos pietsosähköiseen keraamiseen levyyn (kaksoiskideoskillaattori) kohdistetaan 40 kHz:n suurtaajuinen jännite, jonka resonanssitaajuus on 40 kHz lähettävässä anturissa, pietsosähköinen keraaminen levy laajenee ja supistuu käytetyn korkeataajuisen jännitteen napaisuuden mukaan ja lähettää sitten ultraääniaaltoja 40 kHz. messinkimateriaalista valmistettu ultraäänianturi etenee tiheyden muodossa (tiheysastetta voidaan moduloida ohjauspiirillä) ja se lähetetään aaltovastaanottimeen. Vastaanotin käyttää paineanturin käyttämän pietsosähköisen vaikutuksen periaatetta, toisin sanoen kohdistamalla pietsosähköiseen elementtiin painetta pietsosähköisen elementin jännityksen aiheuttamiseksi, sitten 40 kHz siniä, jonka toisella puolella on '+' napa ja toisella puolella '-' napa. Koska suurtaajuisen jännitteen amplitudi on pieni, sitä on vahvistettava. Ultraäänianturit mahdollistavat kuljettajan turvallisen perääntymisen. Periaatteena on havaita esteet peruutusreitillä tai sen lähellä ja antaa varoitus ajoissa. Suunniteltu tunnistusjärjestelmä voi tarjota sekä ääni- että visuaalisia ääni- ja visuaalisia varoituksia samanaikaisesti. Varoitus osoittaa, että sokealla alueella olevien esteiden etäisyys ja suunta havaitaan. Tällä tavalla, olipa sitten pysäköity tai ajettava kapeassa paikassa, peruutusesteen tunnistusjärjestelmän avulla kuljettajan psyykkinen paine vähenee ja kuljettaja voi tehdä tarvittavat toimenpiteet vaivattomasti.

Vastaanottaja

Huomaa käytettäessä:

1. Luotettavuuden ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi älä käytä anturia ulkona tai paikassa, jossa lämpötila on korkeampi kuin nimellislämpötila.

2. Ultraäänianturi käyttää ilmaa siirtoväliaineena, joten kun paikallinen lämpötila on erilainen, heijastus ja taittuminen rajalla voivat aiheuttaa toimintahäiriön, ja tunnistusetäisyys muuttuu myös tuulen puhaltaessa. Siksi ultraääniantureita ei tule käyttää laitteiden, kuten pakkohengityslaitteiden, vieressä.

3. Ilmasuuttimesta tulevalla suihkulla on useita taajuuksia, joten se vaikuttaa ultraäänianturiin, eikä sitä saa käyttää anturin lähellä.

4. Anturin pinnalla olevat vesipisarat lyhentävät tunnistusetäisyyttä.

5. Materiaaleja, kuten jauhetta ja puuvillalankaa, ei voida havaita, kun ne absorboivat ääntä (heijastusanturi).

6. Ultraäänianturia voidaan käyttää tyhjiöalueella tai räjähdyssuojatulla alueella.

7. Älä käytä ultraäänianturia alueella, jossa on höyryä; ilmapiiri tällä alueella on epätasainen. Syntyy lämpötilagradientti, joka aiheuttaa mittausvirheitä.