Prinsip dan penerapan sensor posisi ultrasonik

  Gelombang ultrasonik merupakan istilah umum untuk gelombang mekanik yang frekuensinya melebihi batas frekuensi pendengaran manusia (kurang lebih 20 kHz). Gelombang ultrasonik dihasilkan oleh transduser getaran di bawah eksitasi tegangan. Transduser pengukur jarak mempunyai ciri-ciri frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena difraksi kecil, terutama directivity yang baik, mampu menjadi sinar dan propagasi terarah. Transduser ultrasonik juga dikenal sebagai sensor ultrasonik atau probe ultrasonik. Pengukur level ultrasonik adalah pengukur level digital yang dikendalikan oleh mikroprosesor. Dalam pengukurannya, transduser jarak pulsa ultrasonik dipancarkan oleh sensor (transduser), dan gelombang suara dipantulkan oleh permukaan cairan kemudian diterima oleh penerima ultrasonik, diubah menjadi sinyal listrik oleh kristal piezoelektrik atau alat magnetostriktif, dan ditransmisikan serta diterima oleh gelombang suara. Waktu antara perhitungan jarak sensor dengan permukaan benda yang diukur. Karena pengukuran non-kontak, media yang diukur hampir tidak terbatas,Transduser pengukur jarak ultrasonik dapat digunakan secara luas untuk pengukuran berbagai bahan cair dan padat.

  Struktur sensor posisi ultrasonik dan kinerja transduser ultrasoniknya terutama terdiri dari wafer piezoelektrik, yang dapat memancarkan gelombang suara dan juga dapat menerima ultrasound. Generator ultrasonik piezoelektrik sebenarnya bekerja dengan resonansi kristal piezoelektrik. Ia memiliki dua wafer piezoelektrik dan pelat piezo resonansi. Ketika kedua kutub plusnya memiliki sinyal pulsa yang frekuensinya sama dengan frekuensi osilasi alami wafer piezoelektrik, wafer piezoelektrik akan beresonansi dan mendorong pelat resonansi bergetar hingga menghasilkan gelombang ultrasonik. Sebaliknya, jika tidak ada tegangan yang diberikan antara kedua elektroda, saat pelat resonator menerima gelombang ultrasonik,transduser jarak akan memampatkan wafer piezoelektrik hingga bergetar, mengubah energi mekanik menjadi sinyal listrik, dan akan menjadi penerima ultrasonik.

  Probe ultrasonik berdaya rendah sebagian besar digunakan untuk mendeteksi. Mereka memiliki banyak struktur berbeda, seperti probe lurus (gelombang longitudinal), probe miring (gelombang transversal), transduser untuk flowmeter , probe permukaan (gelombang permukaan), probe gelombang Lamb (gelombang Lampu), dan probe ganda (Satu probe memancarkan, satu probe menerima). Inti dari probe ultrasonik adalah wafer piezoelektrik di selubung luarnya, dan ada banyak jenis bahan yang membentuk wafer tersebut. Ukuran wafer seperti diameter dan ketebalannya juga berbeda-beda, sehingga performa masing-masing probe berbeda-beda, dan performanya harus diketahui sebelum digunakan. Indikator kinerja utama sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

1. Frekuensi operasi. Frekuensi operasi Sensor pengukur jarak ultrasonik adalah frekuensi resonansi transduser piezoelektrik. Ketika frekuensi tegangan AC yang diterapkan pada kedua ujungnya sama dengan frekuensi resonansi transduser, energi keluaran maksimum dan sensitivitas tertinggi.

2. Suhu pengoperasian. Karena titik Curie bahan piezoelektrik umumnya tinggi, khususnya probe ultrasonik untuk mendeteksi Sensor pengukur jarak mempunyai daya yang kecil, sehingga temperatur kerjanya relatif rendah dan dapat bekerja dalam waktu lama tanpa kegagalan.