Feidhm na Teicneolaíochta Ultrasonach i dTomhas Sreafa Chliste

Sa mhargadh tionsclaíoch, tá ról ollmhór ag chipsets leathsheoltóra maidir le trealamh meicniúil a chlaochlú go trealamh leictrimheicniúla nó íon leictreonach. Is féidir gach deighleog den mhargadh a bhriseadh síos i go leor iarratas, agus déanfaidh monaróirí táirgí sonracha a dhearadh do gach iarratas.

Tá teicneolaíocht ultrafhuaime nó ultrafhuaime in úsáid i roinnt réimsí sibhialta, leighis agus míleata ar feadh níos mó ná 100 bliain. Bainfidh beagnach gach duine úsáid as teicneolaíocht ultrafhuaime leighis ina saolré. Mar sin féin, is é a chás iarratais is déanaí ná uathoibriú a réadú sna réimsí tionsclaíochta agus feithicleach. Tá ionadh orainn a fheiceáil go bhfuil an teicneolaíocht seo tar éis a áit a ghlacadh i sraith feidhmchlár fíor-ilghnéitheach. Mar gheall ar shaintréithe neamh-ionracha (neamh-chreimneach) agus neamhtheagmhála na teicneolaíochta ultrasonaic tá sé iontach d'iarratais leighis, cógaisíochta, míleata agus monarchan.

Sna margaí tionsclaíocha agus feithicleacha, is féidir teicneolaíocht ultrasonaic a aimsiú chun achar a thomhas, a bhrath áitíochta, a bhrath leibhéal, anailís ar chomhdhéanamh, tomhas ráta sreafa, cúnamh páirceála, cúnamh tuirlingthe, agus cúnamh oscailt trunk. Is féidir le braiteoirí ultrasonaic, ar a dtugtar trasduchtóirí ultrasonaic freisin, oibriú lasmuigh de mhinicíochtaí nach féidir le daoine a chloisteáil, agus tá a minicíochtaí oibriúcháin idir 20 kHz agus cúpla megahertz.

Déantar an chuid is mó de na trasducers ultrasonaic d'ábhair piezoelectric, agus nuair a chuirtear bíoga leictreacha i bhfeidhm, gintear tonnchrith meicniúla nó tonnta ultrasonaic. Is féidir le roinnt trasducers creathadh meicniúil a thiontú ar ais go fuinneamh leictreach freisin. Roinntear trasducers go garbh i dtrí chineál:

Tar éis duit an comhartha leictreach faighte a phróiseáil, is féidir leat roinnt comhpháirteanna ábhartha a fháil atá oiriúnach d'fheidhmchláir thionsclaíocha nó feithicleacha. Is é ceann de na comhpháirteanna is coitianta agus is tábhachtaí ná am eitilte ultrasonaic (TOF), a thagraíonn don mheastachán ama turas cruinn ar thonnta ultrasonaic a astaítear ón trasduchtóir sreafamhéadair ultrasonaic le haghaidh sreafa a thomhas go dtí an réad sprice agus a léirítear ansin ar ais ón réad go dtí an braiteoir. Is é seo an bunphrionsabal maidir le teicneolaíocht ultrasonaic a úsáid i méadair chliste chun sreabhadh uisce, gáis nó teasa a thomhas (cibé intrusive nó neamh-ionsáiteach), agus sonraí tomhaltais a chur i láthair tomhaltóirí le haghaidh billeála éasca.

Is éard is tomhas sreafa ann ná cainníochtú sreabhadh leachta nó gáis (toirt nó treoluas). Tá an t-aonad tomhais cosúil le lítear / nóiméad (nó soicind nó uaireanta) nó méadar cearnach / soicind. Tá raon na sreabhmhéadair sách leathan, ó ionstraimí poiblí simplí le haghaidh úsáid tí (gás / uisce / téamh) go hionstraimí tionsclaíocha nó meascthóir le haghaidh leachtanna nó gáis ghuaiseacha (ola, mianadóireacht, cóireáil fuíolluisce, péinteanna agus ceimiceáin, etc.). Go struchtúrach, cuimsíonn an sreabhmhéadar aonad braiteora, aonad tomhais, agus aonad rialaithe / cumarsáide, agus is féidir gach ceann acu a roinnt go meicniúil nó go leictreonach. Déanann Fíor 1 comparáid idir na cineálacha éagsúla teicneolaíochtaí braite sreabhmhéadar a chomhdhéanann an t-aonad braiteora. Tá roinnt buntáistí ag méadar sreafa ultrasonaic.

Fíor 1: Comparáid idir modhanna braite sreabhadh leachta nó gáis

Trasduchtóir sreabhadhmhéadair ultrasonaic ag baint úsáide as TOF nó sreabhadh tomhas ultrafhuaime trí dhifríocht ama (moill ar iomadú) na comharthaí ultrafhuaime a tharchuirtear agus a fuarthas a ríomh. Chun é a chur i bhfeidhm ar thomhas sreafa, úsáideann dearthóirí péire trasducers comhionann transceiver chun iad a spreagadh sna treoracha in aghaidh an tsrutha agus anuas, faoi seach. Agus iad ag iomadú i dtreo atá comhsheasmhach le sreabhadh sreabhán, iomadaíonn tonnta ultrasonaic níos tapúla, agus i dtreo eile le sreabhadh sreabhán, iomadaíonn tonnta ultrasonaic níos moille. Dá bhrí sin, tá gá le péire trasducers amháin ar a laghad, ach úsáideann roinnt topologies níos mó trasducers.

Léiríonn Fíor 2 coincheap tipiciúil de bhrath sreabhadh ultrasonaic, agus is féidir socrúchán an trasducer sa phíblíne a roghnú. Braitheann rogha braiteoir ultrasonaic ar an gcineál meán a éilíonn tomhas ráta sreafa. Go ginearálta, úsáideann braite leachtach braiteoirí le minicíochtaí níos airde sa speictream (> 1 MHz), agus úsáideann meáin ghásacha braiteoirí le minicíochtaí níos ísle (<500 kHz). Ina theannta sin, éilíonn an teicneolaíocht ultrasonaic a úsáidtear le haghaidh sreafa a thomhas cosán díreach idir aon dá trasducers, rud a éilíonn dearadh cúramach meicniúil tógála ar an bpíblíne sreabhach ina bhfuil an trasducer. Ní oibríonn teicneolaíocht ultrasonaic i láthair boilgeoga, toisc go bhféadfadh boilgeoga a bheith ina chúis le maolú suntasach ar an comhartha ultrafhuaime.

Fíor 2: Samplaí de thopologies coitianta le haghaidh braite ultrasonaic sreabhmhéadair agus láithreacha suiteála i bpíobáin
Léiríonn Figiúr 3 dearadh píobaireachta cineálach leis an trasducer a chuirtear ag bun agus ábhar frithchaiteach chun a chinntiú go bhféadfaidh an comhartha ultrasonaic iomadú idir na trasducers (XDCR1 agus XDCR2 san fhigiúr).

Fíor 3: Feadán sreabhadh uilíoch le péire trasducers suiteáilte

Nuair is TOF é Δt, is é c luas an iomadaithe comhartha ultrasonaic sa mheán sa phíblíne, is é v an treoluas sreafa, is é L fad iomadú na píblíne, is é T12 an t-am iomadaithe in aghaidh an tsrutha, agus is é T21 an t-am iomadaithe síos an tsrutha.

Fíor 4: Freagra tipiciúil trasducer ultrasonaic nuair a bhíonn sé sceite go leictreach
Soláthraíonn próiseáil an tonnform seo an fhaisnéis is gá chun cothromóidí 1 agus 2 a réiteach. Tá roinnt bealaí ann chun tonnfhoirmeacha a phróiseáil, lena n-áirítear comhshó am go digiteach (TDC), braite trasnú nialasach agus gabháil tonnform. Tá buntáistí agus míbhuntáistí ag gach modh.
 
Úsáideann díoltóirí sliseanna ailtireachtaí éagsúla chun fadhbanna tomhais sreabhadh ultrasonaic a réiteach. Úsáideann roinnt déantúsóirí comhpháirteanna analógacha scoite, agus próiseálaithe digiteacha ina dhiaidh sin. Tá iarracht déanta ag monaróirí eile comhpháirteanna analógacha a chomhtháthú i bpróiseálaithe digiteacha chun réiteach aon-sliseanna a chruthú. Sa mhodh gabhála tonnform, úsáidtear ciorcad analógach tapa chun an comhartha ultrasonaic iomlán a ghabháil, agus ansin úsáidtear tiontaire analógach go digiteach chun an comhartha analógach a thiontú go comhartha digiteach, agus ansin is féidir leis an algartam próiseála comhartha digiteach faisnéis TOF a fháil.
 
Úsáideann díoltóirí sliseanna ailtireachtaí éagsúla chun fadhbanna tomhais sreabhadh ultrasonaic a réiteach. Úsáideann roinnt déantúsóirí comhpháirteanna analógacha scoite de thrasduchtóir ultrasonaic 100KHz, agus próiseálaithe digiteacha ina dhiaidh sin. Tá iarracht déanta ag monaróirí eile comhpháirteanna analógacha a chomhtháthú i bpróiseálaithe digiteacha chun réiteach aon-sliseanna a chruthú. Sa mhodh gabhála tonnform, úsáidtear ciorcad analógach tapa chun an comhartha ultrasonaic iomlán a ghabháil, agus ansin úsáidtear tiontaire analógach go digiteach chun an comhartha analógach a thiontú go comhartha digiteach, agus ansin is féidir leis an algartam próiseála comhartha digiteach faisnéis TOF a fháil.
 
Mar gheall ar fheabhsuithe teicniúla trasducers ultrasonaic, iad a dhéanamh níos saoire, níos cruinne, níos lú i méid, agus uileláithreach, baineadh úsáid as teicneolaíocht ultrasonaic go forleathan i dtomhas sreafa. Déanann an ciorcad analógach ard-chomhtháite é a dhéanamh níos éasca an tonnform trasducer ultrasonaic a ghabháil agus a phróiseáil i bhfíor-am, agus mar sin faisnéis chruinn TOF a fháil. Ina theannta sin, tá an sreabhmhéadar ultrasonaic níos cruinne, níos lú i méid, agus níl aon pháirteanna gluaiste aige, rud a fhágann gur rogha iontach é do mhonaróirí sreabhmhéadar meicniúla a athsholáthar. Mar sin féin, ní mór do mhonaróirí fós an dearadh píopaí agus an suiteáil agus an suíomh trasducer a thuiscint go cúramach chun a chinntiú go n-úsáidtear go hiomlán buntáistí uile na teicneolaíochta ultrasonaic i dtomhas sreafa.