अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर सेंसर का संबंधित ज्ञान

मूल परिचय:

अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर सेंसर अल्ट्रासाउंड की विशेषताओं का उपयोग करके विकसित किए जाते हैं। इसमें उच्च आवृत्ति, लघु तरंग दैर्ध्य, छोटी विवर्तन घटना, विशेष रूप से अच्छी दिशा की विशेषताएं हैं, जो किरणें बन सकती हैं और दिशात्मक रूप से फैल सकती हैं। अल्ट्रासोनिक तरंगों में तरल और ठोस पदार्थों को भेदने की बहुत अच्छी क्षमता होती है। जब अल्ट्रासोनिक तरंगें अशुद्धियों या इंटरफेस का सामना करती हैं, तो महत्वपूर्ण प्रतिबिंब पैदा करती हैं, जिससे गूँज बनती है, और जब वे चलती वस्तुओं का सामना करती हैं, तो वे डॉपलर प्रभाव उत्पन्न कर सकती हैं। इसलिए, उद्योग, राष्ट्रीय रक्षा, बायोमेडिसिन आदि में अल्ट्रासोनिक परीक्षण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासाउंड को एक पता लगाने की विधि के रूप में उपयोग करने के लिए, अल्ट्रासाउंड उत्पन्न और प्राप्त किया जाना चाहिए। इस कार्य को पूरा करने वाला उपकरण एक अल्ट्रासोनिक सेंसर है, जिसे आदतन अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर या अल्ट्रासोनिक जांच कहा जाता है।

 अवयव:

ध्वनिक तरंग जांच मुख्य रूप से पीजोइलेक्ट्रिक वेफर्स से बनी होती है, जो अल्ट्रासोनिक तरंगों को संचारित और प्राप्त कर सकती है। कम-शक्ति वाली अल्ट्रासाउंड जांच का उपयोग अधिकतर पता लगाने के लिए किया जाता है। इसकी कई अलग-अलग संरचनाएं हैं, जिन्हें सीधी जांच (अनुदैर्ध्य तरंग), तिरछी जांच (अनुप्रस्थ तरंग), सतह तरंग जांच (सतह तरंग), जांच (मेमने की लहर), दोहरी जांच (एक जांच प्रतिबिंब, एक जांच रिसेप्शन), आदि में विभाजित किया जा सकता है।

काम के सिद्धांत:

लोग ध्वनि सुन सकते हैं क्योंकि वस्तु का कंपन 20KHZ की सीमा में होता है, 20KHZ से अधिक को अल्ट्रासोनिक कहा जाता है, और 20HZ से कम को इन्फ्रासाउंड कहा जाता है। 

अल्ट्रासाउंड लोचदार माध्यम में एक प्रकार का यांत्रिक दोलन है, जिसके दो रूप होते हैं: अनुप्रस्थ दोलन (अनुप्रस्थ तरंग) और अनुदैर्ध्य दोलन (अनुदैर्ध्य तरंग)। उद्योग में अनुप्रयोग मुख्य रूप से अनुदैर्ध्य दोलन को अपनाता है। अल्ट्रासोनिक तरंगें गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में फैल सकती हैं और उनकी प्रसार गति अलग-अलग होती है। इसके अलावा, इसमें अपवर्तन और परावर्तन घटनाएं और प्रसार के दौरान क्षीणन भी होता है। अल्ट्रासोनिक तरंगों की आवृत्ति गैर-संपर्क अल्ट्रासोनिक स्तर मीटर का प्रसार हवा में कम होता है, आम तौर पर दसियों KHZ, जबकि ठोस और तरल पदार्थों में, आवृत्ति अधिक हो सकती है। क्षीणन हवा में तेज़ होता है, जबकि यह तरल और ठोस में फैलता है, क्षीणन छोटा होता है, और फैलाव लंबा होता है। अल्ट्रासाउंड की विशेषताओं का उपयोग करके, इसे विभिन्न अल्ट्रासोनिक सेंसर में बनाया जा सकता है, विभिन्न सर्किटों से सुसज्जित किया जा सकता है, और विभिन्न अल्ट्रासोनिक मापने वाले उपकरणों और उपकरणों में बनाया जा सकता है, और इन्हें संचार, चिकित्सा उपकरणों और अन्य पहलुओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

की मुख्य सामग्री 200KHz अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल (इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन) और निकल-आयरन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु (मैग्नेटोस्ट्रिक्शन) हैं। इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव सामग्रियों में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट (पीजेडटी) इत्यादि शामिल हैं। पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल से बना अल्ट्रासोनिक सेंसर एक प्रतिवर्ती सेंसर है। यह अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न करने के लिए विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक दोलन में परिवर्तित कर सकता है। साथ ही, जब यह अल्ट्रासोनिक तरंगें प्राप्त करता है, तो इसे विद्युत ऊर्जा में भी परिवर्तित किया जा सकता है, इसलिए इसे ट्रांसमीटर या रिसीवर में विभाजित किया जा सकता है। कुछ अल्ट्रासोनिक सेंसर भेज और प्राप्त दोनों कर सकते हैं। यहां केवल छोटा अल्ट्रासोनिक सेंसर पेश किया गया है। भेजने और प्राप्त करने में थोड़ा अंतर है। यह हवा में संचरण के लिए उपयुक्त है, और कार्यशील आवृत्ति आम तौर पर 23-25KHZ और 40-45KHZ है। इस प्रकार का अल्ट्रासोनिक सेंसर रेंजिंग, रिमोट कंट्रोल, चोरी-रोधी और अन्य उद्देश्यों के लिए उपयुक्त है। T/R-40-60, T/R-40-12 आदि हैं (जहाँ T का अर्थ है भेजना, R का अर्थ है प्राप्त करना, 40 का अर्थ है आवृत्ति 40KHZ, 16 और 12 का अर्थ है इसका बाहरी व्यास, मिलीमीटर में)। एक सीलबंद अल्ट्रासोनिक सेंसर (MA40EI प्रकार) भी है। इसकी विशेषता यह है कि यह जलरोधक है (लेकिन पानी में नहीं), और इसका उपयोग सामग्री स्तर और निकटता स्विच के रूप में किया जा सकता है। इसका प्रदर्शन बेहतर है. अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों के तीन बुनियादी प्रकार हैं, ट्रांसमिशन प्रकार का उपयोग रिमोट कंट्रोल, चोरी-रोधी अलार्म, स्वचालित दरवाजा, निकटता स्विच, आदि के लिए किया जाता है; अलग प्रतिबिंब प्रकार का उपयोग दूरी माप, तरल स्तर या सामग्री स्तर के लिए किया जाता है; प्रतिबिंब प्रकार का उपयोग सामग्री दोष का पता लगाने, मोटाई माप आदि के लिए किया जाता है। यह भेजने वाले सेंसर (या तरंग ट्रांसमीटर), प्राप्त करने वाले सेंसर (या तरंग रिसीवर), नियंत्रण भाग और बिजली आपूर्ति भाग से बना है। ट्रांसमीटर सेंसर एक ट्रांसमीटर और एक सिरेमिक वाइब्रेटर ट्रांसड्यूसर से बना है जिसका व्यास लगभग 15 मिमी है। ट्रांसड्यूसर का कार्य सिरेमिक वाइब्रेटर की विद्युत कंपन ऊर्जा को सुपर ऊर्जा में परिवर्तित करना और हवा में विकिरण करना है; जबकि प्राप्त करने वाला सेंसर एक सिरेमिक वाइब्रेटर ट्रांसड्यूसर से बना होता है जो एक एम्पलीफायर सर्किट से बना होता है, ट्रांसड्यूसर यांत्रिक कंपन उत्पन्न करने के लिए तरंग प्राप्त करता है और इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिसका उपयोग ट्रांसमिटिंग सुपर का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर रिसीवर के आउटपुट के रूप में किया जाता है। वास्तविक उपयोग में, ट्रांसमिटिंग सेंसर के रूप में उपयोग किए जाने वाले सिरेमिक वाइब्रेटर का भी उपयोग किया जा सकता है। रिसीवर सेंसर के लिए सिरेमिक वाइब्रेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। नियंत्रण भाग मुख्य रूप से ट्रांसमीटर द्वारा भेजी गई पल्स श्रृंखला आवृत्ति, कर्तव्य चक्र, विरल मॉड्यूलेशन, गिनती और पता लगाने की दूरी को नियंत्रित करता है।

कार्यक्रम

यदि ट्रांसमिटिंग सेंसर में 40KHz की अनुनाद आवृत्ति के साथ पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट (डुअल क्रिस्टल ऑसिलेटर) पर 40KHz उच्च-आवृत्ति वोल्टेज लागू किया जाता है, तो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट लागू उच्च-आवृत्ति वोल्टेज की ध्रुवीयता के अनुसार विस्तारित और अनुबंधित होगी, और फिर 40KHz अल्ट्रासोनिक तरंगें भेजेगी, अल्ट्रासोनिक तरंग पीतल सामग्री अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर घनत्व के रूप में फैलता है (घनत्व की डिग्री को नियंत्रण सर्किट द्वारा संशोधित किया जा सकता है) और तरंग रिसीवर को प्रेषित किया जाता है। रिसीवर दबाव सेंसर द्वारा उपयोग किए जाने वाले पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत का उपयोग करता है, अर्थात, पीजोइलेक्ट्रिक तत्व पर दबाव डालने से पीजोइलेक्ट्रिक तत्व तनावग्रस्त हो जाता है, फिर एक तरफ '+' ध्रुव और दूसरी तरफ एक '-' ध्रुव के साथ 40KHz साइन होता है। क्योंकि उच्च-आवृत्ति वोल्टेज का आयाम छोटा है, इसे बढ़ाया जाना चाहिए। अल्ट्रासोनिक सेंसर ड्राइवर को सुरक्षित रूप से बैकअप लेने की अनुमति देते हैं। सिद्धांत यह है कि बैकिंग पथ पर या उसके निकट किसी भी बाधा का पता लगाया जाए और समय पर चेतावनी जारी की जाए। डिज़ाइन की गई पहचान प्रणाली एक ही समय में श्रव्य और दृश्य दोनों प्रकार की श्रव्य और दृश्य चेतावनियाँ प्रदान कर सकती है। चेतावनी इंगित करती है कि अंधे क्षेत्र में बाधाओं की दूरी और दिशा का पता लगाया जाता है। इस तरह, चाहे पार्किंग हो या संकरी जगह पर गाड़ी चलाना, रिवर्सिंग ऑब्स्टैकल अलार्म डिटेक्शन सिस्टम की मदद से ड्राइवर का मनोवैज्ञानिक दबाव कम हो जाएगा और ड्राइवर आसानी से आवश्यक कार्रवाई कर सकेगा।

को

उपयोग करते समय ध्यान दें:

1. विश्वसनीयता और लंबी सेवा जीवन सुनिश्चित करने के लिए, सेंसर का उपयोग बाहर या जहां तापमान रेटेड तापमान से अधिक है, का उपयोग न करें।

2. अल्ट्रासोनिक सेंसर ट्रांसमिशन माध्यम के रूप में हवा का उपयोग करता है, इसलिए जब स्थानीय तापमान अलग होता है, तो सीमा पर प्रतिबिंब और अपवर्तन में खराबी हो सकती है, और हवा चलने पर पता लगाने की दूरी भी बदल जाएगी। इसलिए, मजबूर वेंटिलेटर जैसे उपकरणों के बगल में अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

3. एयर नोजल से निकलने वाले जेट में कई आवृत्तियाँ होती हैं, इसलिए यह अल्ट्रासोनिक सेंसर को प्रभावित करेगा और सेंसर के पास इसका उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

4. सेंसर की सतह पर पानी की बूंदें पता लगाने की दूरी को कम कर देती हैं।

5. पाउडर और सूती धागे जैसी सामग्री का पता तब नहीं लगाया जा सकता जब वे ध्वनि को अवशोषित करते हैं (परावर्तक सेंसर)।

6. अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग वैक्यूम क्षेत्र या विस्फोट-प्रूफ क्षेत्र में किया जा सकता है।

7. भाप वाले क्षेत्र में अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग न करें; इस क्षेत्र का वातावरण असमान है। एक तापमान प्रवणता उत्पन्न होगी, जो माप त्रुटियों का कारण बनेगी।