Pengetahuan terkait sensor transduser ultrasonik

pengenalan dasar:

Sensor transduser ultrasonik dikembangkan dengan menggunakan karakteristik USG. Ia mempunyai ciri-ciri frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena difraksi kecil, terutama directivity yang baik, yang dapat menjadi sinar dan merambat secara terarah. Gelombang ultrasonik memiliki kemampuan yang besar dalam menembus cairan dan padatan. Gelombang ultrasonik akan menimbulkan pantulan yang signifikan ketika bertemu dengan kotoran atau antarmuka, membentuk gema, dan dapat menghasilkan efek doppler ketika bertemu dengan benda bergerak. Oleh karena itu, pengujian ultrasonik banyak digunakan dalam industri, pertahanan negara, biomedis, dll. Untuk menggunakan USG sebagai metode deteksi, USG harus dihasilkan dan diterima. Alat yang menjalankan fungsi ini adalah sensor ultrasonik, yang biasa disebut transduser ultrasonik atau probe ultrasonik.

 Komponen:

Probe gelombang akustik terutama terdiri dari wafer piezoelektrik, yang dapat mengirim dan menerima gelombang ultrasonik. Probe ultrasonik berdaya rendah sebagian besar digunakan untuk deteksi. Ia memiliki banyak struktur berbeda, yang dapat dibagi menjadi probe lurus (gelombang longitudinal), probe miring (gelombang transversal), probe gelombang permukaan (gelombang permukaan), probe (gelombang domba), probe ganda (satu refleksi probe, satu penerimaan probe), dll.

Prinsip kerja:

Suara dapat didengar oleh manusia karena getaran benda berada pada rentang 20KHZ, lebih dari 20KHZ disebut ultrasonik, dan kurang dari 20HZ disebut infrasonik. 

Ultrasonografi merupakan salah satu jenis osilasi mekanis dalam medium elastis yang mempunyai dua bentuk yaitu osilasi transversal (gelombang transversal) dan osilasi longitudinal (gelombang longitudinal). Penerapannya di industri terutama mengadopsi osilasi longitudinal. Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam gas, cairan, dan padatan, dan kecepatan rambatnya berbeda-beda. Selain itu juga terdapat fenomena refraksi dan refleksi, serta redaman pada saat propagasi. Frekuensi gelombang ultrasonik pengukur level ultrasonik non-kontak merambat di udara rendah, umumnya puluhan KHZ, sedangkan di benda padat dan cair, frekuensinya bisa lebih tinggi. Redamannya lebih cepat di udara, sedangkan di cairan dan padatan menyebar, redamannya kecil, dan penyebarannya lebih lama. Memanfaatkan karakteristik USG, dapat dibuat menjadi berbagai sensor ultrasonik, dilengkapi dengan sirkuit yang berbeda, dan dibuat menjadi berbagai alat dan perangkat ukur ultrasonik, dan banyak digunakan dalam komunikasi, peralatan medis dan aspek lainnya.

Bahan utama dari Transduser ultrasonik 200KHz adalah kristal piezoelektrik (elektrostriksi) dan paduan nikel-besi-aluminium (magnetostriksi). Bahan elektrostriktif antara lain timbal zirkonat titanat (PZT) dan sebagainya. Sensor ultrasonik yang tersusun dari kristal piezoelektrik merupakan sensor reversibel. Itu dapat mengubah energi listrik menjadi osilasi mekanis untuk menghasilkan gelombang ultrasonik. Pada saat yang sama, ketika menerima gelombang ultrasonik, ia juga dapat diubah menjadi energi listrik, sehingga dapat dibagi menjadi pemancar atau penerima. Beberapa sensor ultrasonik dapat mengirim dan menerima. Hanya sensor ultrasonik kecil yang diperkenalkan di sini. Ada sedikit perbedaan antara mengirim dan menerima. Sangat cocok untuk transmisi di udara, dan frekuensi kerja umumnya 23-25KHZ dan 40-45KHZ. Sensor ultrasonik jenis ini cocok untuk jangkauan, remote control, anti maling dan keperluan lainnya. Ada T/R-40-60, T/R-40-12, dan seterusnya (T berarti mengirim, R berarti menerima, 40 berarti frekuensi 40KHZ, 16 dan 12 berarti diameter luarnya, dalam milimeter). Ada juga sensor ultrasonik tersegel (tipe MA40EI). Ciri khasnya adalah tahan air (tetapi tidak di dalam air), dan dapat digunakan sebagai saklar level dan jarak material. Kinerjanya lebih baik. Ada tiga tipe dasar aplikasi ultrasonik, tipe transmisi digunakan untuk remote control, alarm anti maling, pintu otomatis, saklar proximity, dll; jenis refleksi terpisah digunakan untuk pengukuran jarak, ketinggian cairan atau ketinggian material; tipe refleksi digunakan untuk deteksi cacat material, pengukuran ketebalan, dll. Ini terdiri dari sensor pengirim (atau pemancar gelombang), sensor penerima (atau penerima gelombang), bagian kontrol dan bagian catu daya. Sensor pemancar terdiri dari pemancar dan transduser vibrator keramik dengan diameter sekitar 15mm. Fungsi transduser adalah mengubah energi getaran listrik vibrator keramik menjadi energi super dan memancar ke udara; sedangkan sensor penerima terdiri dari transduser vibrator keramik. Disusun dengan rangkaian penguat, transduser menerima gelombang untuk menghasilkan getaran mekanis dan mengubahnya menjadi energi listrik, yang digunakan sebagai keluaran penerima sensor ultrasonik untuk mendeteksi super transmisi. Dalam penggunaan sebenarnya, vibrator keramik yang digunakan sebagai sensor transmisi juga dapat digunakan. Digunakan sebagai vibrator keramik untuk sensor penerima. Bagian kontrol terutama mengontrol frekuensi rantai pulsa, siklus kerja, modulasi jarang, penghitungan dan jarak deteksi yang dikirim oleh pemancar.

Program kerja

Jika tegangan frekuensi tinggi 40KHz diterapkan pada lembaran keramik piezoelektrik (osilator kristal ganda) dengan frekuensi resonansi 40KHz pada sensor transmisi, lembaran keramik piezoelektrik akan mengembang dan berkontraksi sesuai dengan polaritas tegangan frekuensi tinggi yang diterapkan, dan kemudian mengirimkan gelombang ultrasonik 40KHz, Gelombang ultrasonik Transduser ultrasonik bahan kuningan merambat dalam bentuk kerapatan (tingkat kerapatan dapat dimodulasi oleh rangkaian kontrol) dan ditransmisikan ke penerima gelombang. Penerima menggunakan prinsip efek piezoelektrik yang digunakan oleh sensor tekanan, yaitu memberikan tekanan pada elemen piezoelektrik sehingga menyebabkan elemen piezoelektrik mengalami regangan, kemudian sinus 40KHz dengan kutub '+' di satu sisi dan kutub '-' di sisi lain. Karena amplitudo tegangan frekuensi tinggi kecil, maka harus diperkuat. Sensor ultrasonik memungkinkan pengemudi melakukan cadangan dengan aman. Prinsipnya adalah mendeteksi hambatan apa pun di atau dekat jalur belakang dan mengeluarkan peringatan tepat waktu. Sistem deteksi yang dirancang dapat memberikan peringatan suara dan visual secara bersamaan. Peringatan tersebut menunjukkan bahwa jarak dan arah rintangan di zona buta terdeteksi. Dengan cara ini, baik saat parkir atau mengemudi di tempat sempit, dengan bantuan sistem deteksi alarm rintangan mundur, tekanan psikologis pengemudi akan berkurang, dan pengemudi dapat mengambil tindakan yang diperlukan dengan mudah.

Ke

Catatan saat menggunakan:

1. Untuk memastikan keandalan dan masa pakai yang lama, jangan gunakan sensor di luar ruangan atau di tempat yang suhunya lebih tinggi dari suhu terukur.

2. Sensor ultrasonik menggunakan udara sebagai media transmisi, sehingga bila suhu lokal berbeda, pantulan dan pembiasan pada batas dapat menyebabkan kegagalan fungsi, dan jarak pendeteksian juga akan berubah bila angin bertiup. Oleh karena itu, sensor ultrasonik tidak boleh digunakan di samping peralatan seperti ventilator paksa.

3. Pancaran dari nosel udara mempunyai frekuensi ganda, sehingga akan mempengaruhi sensor ultrasonik dan sebaiknya tidak digunakan di dekat sensor.

4. Tetesan air di permukaan sensor memperpendek jarak deteksi.

5. Bahan seperti bedak dan benang katun tidak dapat terdeteksi ketika menyerap suara (sensor reflektif).

6. Sensor ultrasonik dapat digunakan di area vakum atau area tahan ledakan.

7. Jangan gunakan sensor ultrasonik di area dengan uap; suasana di kawasan ini tidak merata. Gradien suhu akan dihasilkan, yang akan menyebabkan kesalahan pengukuran.