Principio e applicazione del sensore di posizione ad ultrasuoni

  Le onde ultrasoniche sono un termine generale per le onde meccaniche la cui frequenza supera il limite di frequenza uditiva umana (circa 20 kHz). Le onde ultrasoniche sono generate dal trasduttore di vibrazione sotto l'eccitazione della tensione. Il trasduttore di misurazione della distanza ha le caratteristiche di alta frequenza, lunghezza d'onda corta, piccolo fenomeno di diffrazione, soprattutto buona direttività, è in grado di essere raggi e propagazione diretta. I trasduttori a ultrasuoni sono noti anche come sensori a ultrasuoni o sonde a ultrasuoni. L'indicatore di livello ad ultrasuoni è un indicatore di livello digitale controllato da un microprocessore. Nella misurazione, il trasduttore di distanza dell'impulso ultrasonico viene emesso dal sensore (trasduttore) e l'onda sonora viene riflessa dalla superficie del liquido e quindi ricevuta dal ricevitore a ultrasuoni, viene convertita in un segnale elettrico dal cristallo piezoelettrico o dal dispositivo magnetostrittivo e trasmessa e ricevuta dall'onda sonora. Il tempo che intercorre tra il calcolo del sensore di distanza e la superficie dell'oggetto da misurare. Grazie alla misurazione senza contatto, il mezzo misurato è quasi illimitato,Il trasduttore di misurazione della distanza ad ultrasuoni può essere ampiamente utilizzato per la misurazione di vari materiali liquidi e solidi.

  La struttura del sensore di posizione a ultrasuoni e le sue prestazioni di trasduttore a ultrasuoni sono composte principalmente da wafer piezoelettrici, che possono emettere onde sonore e possono anche ricevere ultrasuoni. I generatori di ultrasuoni piezoelettrici funzionano effettivamente con la risonanza di un cristallo piezoelettrico. Ha due wafer piezoelettrici e una piastra piezoelettrica risonante. Quando i suoi due poli più hanno un segnale di impulso la cui frequenza è uguale alla frequenza di oscillazione naturale del wafer piezoelettrico, il wafer piezoelettrico entra in risonanza e fa vibrare la piastra di risonanza per generare onde ultrasoniche. Al contrario, se tra i due elettrodi non viene applicata alcuna tensione, quando la piastra risonante riceve onde ultrasoniche,il trasduttore per la distanza comprimerà il wafer piezoelettrico per farlo vibrare, converte l'energia meccanica in un segnale elettrico e diventerà un ricevitore ad ultrasuoni.

  Le sonde a ultrasuoni a bassa potenza servono principalmente per il rilevamento. Hanno molte strutture diverse, come sonda diritta (onda longitudinale), sonda obliqua (onda trasversale), trasduttore per misuratore di portata , sonda di superficie (onda di superficie), sonda a onda di agnello (onda lampada) e sonda doppia (una sonda emette, una sonda riceve). Il nucleo della sonda ad ultrasuoni è un wafer piezoelettrico nel suo involucro esterno ed esistono molti tipi di materiali che costituiscono il wafer. Anche la dimensione del wafer, come diametro e spessore, è diversa, quindi le prestazioni di ciascuna sonda sono diverse e le sue prestazioni devono essere conosciute prima dell'uso. I principali indicatori di prestazione dei sensori a ultrasuoni sono i seguenti:

1.Frequenza operativa. La frequenza operativa di Il sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni è la frequenza di risonanza del trasduttore piezoelettrico. Quando la frequenza della tensione CA applicata ad entrambe le estremità è uguale alla frequenza di risonanza del trasduttore, l'energia in uscita è massima e la sensibilità è massima.

2.Temperatura operativa. Poiché il punto di Curie del materiale piezoelettrico è generalmente elevato, in particolare la sonda ad ultrasuoni per il rilevamento il sensore di misurazione della distanza ha una potenza ridotta, quindi la temperatura di funzionamento è relativamente bassa e può funzionare a lungo senza guasti.