Povezano znanje o senzorima ultrazvučnih pretvarača

osnovni uvod:

Senzori ultrazvučnih sondi razvijeni su korištenjem karakteristika ultrazvuka. Ima karakteristike visoke frekvencije, kratke valne duljine, malog fenomena difrakcije, posebno dobre usmjerenosti, koja može postati zrake i širiti se usmjereno. Ultrazvučni valovi imaju veliku sposobnost prodiranja kroz tekućine i čvrste tvari. Ultrazvučni valovi uzrokovat će značajne refleksije kada naiđu na nečistoće ili sučelja, stvarajući odjeke, a mogu proizvesti Dopplerove efekte kada naiđu na pokretne objekte. Stoga se ultrazvučno ispitivanje naširoko koristi u industriji, nacionalnoj obrani, biomedicini itd. Za korištenje ultrazvuka kao metode detekcije, ultrazvuk se mora generirati i primiti. Uređaj koji ostvaruje ovu funkciju je ultrazvučni senzor, koji se uobičajeno naziva ultrazvučni pretvarač ili ultrazvučna sonda.

 komponenta:

Sonda za akustične valove uglavnom se sastoji od piezoelektričnih pločica koje mogu odašiljati i primati ultrazvučne valove. Za detekciju se uglavnom koriste ultrazvučne sonde male snage. Ima mnogo različitih struktura, koje se mogu podijeliti na ravnu sondu (uzdužni val), kosu sondu (poprečni val), sondu površinskog vala (površinski val), sondu (jagnjeći val), dvostruku sondu (jedna refleksija sonde, jedna sonda prijem), itd.

Princip rada:

Ljudi mogu čuti zvuk jer je vibracija objekta u rasponu od 20 KHZ, više od 20 KHZ naziva se ultrazvučno, a manje od 20 HZ naziva se infrazvuk. 

Ultrazvuk je vrsta mehaničkog titranja u elastičnom mediju, koje ima dva oblika: transverzalno titranje (transverzalni val) i longitudinalno titranje (longitudinalni val). Primjena u industriji uglavnom usvaja uzdužne oscilacije. Ultrazvučni valovi mogu se širiti u plinovima, tekućinama i čvrstim tijelima, a brzine širenja su im različite. Osim toga, također ima fenomene refrakcije i refleksije, te slabljenje tijekom širenja. Frekvencija ultrazvučnih valova beskontaktni ultrazvučni mjerač razine koji se širi u zraku je nizak, općenito desetke KHZ, dok u krutim tvarima i tekućinama frekvencija može biti veća. Slabljenje je brže u zraku, dok se širi u tekućini i krutom, slabljenje je malo, a širenje duže. Koristeći karakteristike ultrazvuka, od njega se mogu izraditi različiti ultrazvučni senzori, opremljeni različitim strujnim krugovima i izrađeni u raznim ultrazvučnim mjernim instrumentima i uređajima, a naširoko se koriste u komunikaciji, medicinskim uređajima i drugim aspektima.

Glavni materijali od 200KHz ultrazvučni pretvarač je piezoelektrični kristal (elektrostrikcija) i legura nikal-željezo-aluminij (magnetostrikcija). Elektrostrikcijski materijali uključuju olovo cirkonat titanat (PZT) i tako dalje. Ultrazvučni senzor sastavljen od piezoelektričnog kristala je reverzibilni senzor. Može pretvoriti električnu energiju u mehaničku oscilaciju za generiranje ultrazvučnih valova. Istovremeno, kad prima ultrazvučne valove, može se pretvoriti i u električnu energiju, pa se može podijeliti na odašiljače ili prijemnike. Neki ultrazvučni senzori mogu slati i primati. Ovdje je predstavljen samo mali ultrazvučni senzor. Postoji mala razlika između slanja i primanja. Pogodan je za prijenos u zraku, a radna frekvencija je općenito 23-25KHZ i 40-45KHZ. Ovaj tip ultrazvučnog senzora prikladan je za mjerenje udaljenosti, daljinsko upravljanje, zaštitu od krađe i druge svrhe. Postoje T/R-40-60, T/R-40-12 itd. (gdje T znači slanje, R znači primanje, 40 znači da je frekvencija 40KHZ, 16 i 12 znače njegov vanjski promjer, u milimetrima). Tu je i zatvoreni ultrazvučni senzor (tip MA40EI). Karakterizira ga vodootpornost (ali ne u vodi), te se može koristiti kao prekidač razine materijala i blizine. Njegova izvedba je bolja. Postoje tri osnovne vrste ultrazvučnih aplikacija, vrsta prijenosa koristi se za daljinsko upravljanje, alarm protiv krađe, automatska vrata, prekidač blizine itd.; tip odvojene refleksije koristi se za mjerenje udaljenosti, razine tekućine ili razine materijala; tip refleksije koristi se za otkrivanje nedostataka materijala, mjerenje debljine itd. Sastoji se od senzora za slanje (ili odašiljača valova), senzora za primanje (ili prijamnika valova), upravljačkog dijela i dijela za napajanje. Senzor odašiljača sastoji se od odašiljača i keramičkog vibratora pretvornika promjera oko 15 mm. Funkcija pretvornika je pretvaranje električne energije vibracije keramičkog vibratora u super energiju i zračenje u zrak; dok je prijemni senzor sastavljen od keramičke vibratorske sonde. Sastavljen od kruga pojačala, sonda prima val za proizvodnju mehaničke vibracije i pretvara ga u električnu energiju, koja se koristi kao izlaz ultrazvučnog senzorskog prijemnika za otkrivanje odašiljača super. U stvarnoj uporabi može se koristiti i keramički vibrator koji se koristi kao prijenosni senzor. Koristi se kao keramički vibrator za senzor prijemnika. Upravljački dio uglavnom kontrolira frekvenciju lanca impulsa, radni ciklus, rijetku modulaciju, brojanje i udaljenost detekcije koju šalje odašiljač.

Program rada

Ako se visokofrekventni napon od 40 KHz primijeni na piezoelektričnu keramičku ploču (dvostruki kristalni oscilator) s frekvencijom rezonancije od 40 KHz u prijenosnom senzoru, piezoelektrična keramička ploča će se proširiti i skupiti u skladu s polaritetom primijenjenog visokofrekventnog napona, a zatim poslati ultrazvučne valove od 40 KHz, ultrazvučni val Ultrazvučni pretvarač od mesinganog materijala širi se u obliku gustoće (stupanj gustoće može se modulirati pomoću upravljačkog kruga) i prenosi se do prijamnika vala. Prijemnik koristi princip piezoelektričnog efekta koji koristi senzor tlaka, to jest, primjenjuje pritisak na piezoelektrični element da izazove naprezanje piezoelektričnog elementa, zatim sinus od 40 KHz s polom '+' na jednoj strani i polom '-' na drugoj strani. Budući da je amplituda visokofrekventnog napona mala, potrebno ga je pojačati. Ultrazvučni senzori omogućuju vozaču sigurno kretanje unatrag. Načelo je otkriti sve prepreke na ili u blizini sporedne staze i izdati upozorenje na vrijeme. Dizajnirani sustav detekcije može pružiti i zvučna i vizualna zvučna i vizualna upozorenja u isto vrijeme. Upozorenje pokazuje da su detektirani udaljenost i smjer prepreka u slijepoj zoni. Na ovaj način, bilo da se radi o parkiranju ili vožnji na uskom mjestu, uz pomoć sustava za detekciju prepreka pri vožnji unatrag smanjit će se psihički pritisak vozača, a vozač može s lakoćom poduzeti potrebne radnje.

Do

Napomena pri korištenju:

1. Kako biste osigurali pouzdanost i dug radni vijek, nemojte koristiti senzor na otvorenom ili na mjestima gdje je temperatura viša od nazivne temperature.

2. Ultrazvučni senzor koristi zrak kao prijenosni medij, tako da kada je lokalna temperatura različita, refleksija i lom na granici mogu uzrokovati kvar, a udaljenost detekcije također će se promijeniti kada puše vjetar. Stoga se ultrazvučni senzori ne bi trebali koristiti pored opreme kao što su prisilni ventilatori.

3. Mlaz iz zračne mlaznice ima više frekvencija, pa će utjecati na ultrazvučni senzor i ne smije se koristiti u blizini senzora.

4. Kapljice vode na površini senzora skraćuju udaljenost detekcije.

5. Materijali poput praha i pamučne pređe ne mogu se detektirati kada apsorbiraju zvuk (reflektirajući senzor).

6. Ultrazvučni senzor može se koristiti u vakuumskom području ili području zaštićenom od eksplozije.

7. Nemojte koristiti ultrazvučni senzor u području s parom; atmosfera na ovom području je neujednačena. Generirat će se temperaturni gradijent, što će uzrokovati pogreške u mjerenju.