Princip i primjena ultrazvučnog senzora položaja

  Ultrazvučni valovi opći su naziv za mehaničke valove čija frekvencija prelazi granicu ljudske slušne frekvencije (približno 20 kHz). Ultrazvučne valove generira vibracijski pretvarač pod pobudom napona. Pretvornik za mjerenje udaljenosti ima karakteristike visoke frekvencije, kratke valne duljine, malog fenomena difrakcije, posebno dobre usmjerenosti, sposoban je za zračenje i usmjereno širenje. Ultrazvučni pretvarači također su poznati kao ultrazvučni senzori ili ultrazvučne sonde. Ultrazvučni mjerač razine je digitalni mjerač razine kojim upravlja mikroprocesor. U mjerenju senzor (pretvornik) emitira ultrazvučni pulsni pretvarač udaljenosti, a zvučni val se reflektira od površine tekućine i zatim ga prima ultrazvučni prijamnik, pretvara ga u električni signal pomoću piezoelektričnog kristala ili magnetostriktivnog uređaja, a prenosi i prima zvučni val. Vrijeme između izračuna senzora udaljenosti do površine objekta koji se mjeri. Zbog beskontaktnog mjerenja, mjereni medij je gotovo neograničen,Ultrazvučni pretvornik za mjerenje udaljenosti može se široko koristiti za mjerenje različitih tekućih i čvrstih materijala.

  Struktura ultrazvučnog senzora položaja i njegova izvedba ultrazvučnog pretvarača uglavnom se sastoji od piezoelektričnih pločica, koje mogu emitirati zvučne valove, a mogu primati i ultrazvuk. Piezoelektrični ultrazvučni generatori zapravo rade s rezonancijom piezoelektričnog kristala. Ima dvije piezoelektrične pločice i rezonantnu piezo ploču. Kada njegova dva pola plus ima pulsni signal čija je frekvencija jednaka prirodnoj frekvenciji oscilacije piezoelektrične pločice, piezoelektrična pločica će rezonirati i natjerati rezonantnu ploču da vibrira i generira ultrazvučne valove. Obrnuto, ako nema napona između dvije elektrode, kada rezonatorska ploča prima ultrazvučne valove,sonda za udaljenost komprimirati će piezoelektričnu pločicu da vibrira, pretvara mehaničku energiju u električni signal i postat će ultrazvučni prijamnik.

  Ultrazvučne sonde male snage uglavnom su za detekciju. Imaju mnogo različitih struktura, kao što su ravna sonda (uzdužni val), kosa sonda (poprečni val), sonda za mjerač protoka , površinska sonda (površinski val), sonda Lambovog vala (Lamp val) i dvostruka sonda (jedna sonda emitira, jedna sonda prima). Jezgra ultrazvučne sonde je piezoelektrična pločica u svom vanjskom kućištu, a postoje mnoge vrste materijala koji čine pločicu. Veličina pločice, kao što su promjer i debljina, također je različita, tako da je izvedba svake sonde drugačija, a njezina izvedba mora biti poznata prije upotrebe. Glavni pokazatelji učinkovitosti ultrazvučnih senzora su sljedeći:

1. Radna frekvencija. Radna frekvencija od Ultrazvučni senzor za mjerenje udaljenosti je rezonantna frekvencija piezoelektričnog pretvarača. Kada je frekvencija izmjeničnog napona primijenjenog na oba kraja jednaka rezonantnoj frekvenciji pretvarača, izlazna energija je najveća, a osjetljivost najveća.

2.Radna temperatura. Budući da je Curiejeva točka piezoelektričnog materijala općenito visoka, osobito ultrazvučna sonda za otkrivanje senzor za mjerenje udaljenosti ima malu snagu, tako da je radna temperatura relativno niska i može raditi dugo vremena bez kvara.