Principio del trasduttore ultrasonico

1 Introduzione

Con lo sviluppo di nuove tecnologie come l'automazione, il numero di i trasduttori a ultrasuoni sono in aumento e tutti gli strumenti e le apparecchiature moderne sono inseparabili dai sensori nella produzione industriale, in particolare nei processi di produzione, vari trasduttori vengono utilizzati per monitorare e controllare vari parametri del processo di produzione, come temperatura, pressione, flusso, ecc., al fine di far funzionare al meglio l'apparecchiatura e la migliore qualità del prodotto. A metà del 20° secolo, si è scoperto che i cristalli trasduttori di alcuni materiali (come cristalli di quarzo, cristalli di tartrato di sodio e potassio, cristalli PZT, ecc.) possono generare onde ultrasoniche di potenza superiore sotto l'azione di alta tensione e impulsi stretti. È diverso dalle onde sonore udibili, può essere utilizzato per la saldatura di circuiti integrati e per la pulizia all'interno del tubo catodico. In termini di rilevamento, il trasduttore di profondità ha caratteristiche di rifrazione e riflessione simili alle onde luminose e possono essere utilizzati nanorivelatori a ultrasuoni. rileva relitti di navi sui fondali marini e sottomarini nemici. Gli ultrasuoni sono ormai penetrati in molti ambiti della nostra vita, come gli ultrasuoni B, il controllo remoto, i controlli non distruttivi antifurto e così via.

2. Il concetto di ultrasuoni

Le persone possono sentire che il suono è generato dalla vibrazione dell'oggetto. La sua frequenza è compresa tra 20 Hz e 20 kHz, chiamata onda sonora udibile. Le vibrazioni meccaniche inferiori a 20 Hz non sono udibili dall'orecchio umano, chiamate onde infrasuoni; le vibrazioni meccaniche superiori a 20 kHz sono chiamate onde ultrasoniche e comunemente utilizzate per le frequenze ultrasoniche di trasduttore ecoscandaglio ad ultrasuoni vanno da decine di kHz a decine di MHz. Le onde ultrasoniche sono oscillazioni meccaniche nei mezzi elastici. Esistono due forme: oscillazione laterale (onda trasversale) e oscillazione longitudinale (onda longitudinale). Le applicazioni utilizzate nel settore utilizzano spesso oscillazioni longitudinali. Le onde ultrasoniche possono viaggiare nei gas, nei liquidi e nei solidi, ma a velocità di propagazione diverse. Inoltre presenta anche fenomeni di rifrazione e riflessione che decadono durante la propagazione. La frequenza delle onde ultrasoniche che si propagano nell'aria è relativamente bassa, generalmente è di decine di kHz, ma l'attenuazione è più rapida; la frequenza di propagazione nei solidi e nei liquidi è maggiore, ma l'attenuazione è minore e la propagazione è più lontana.

3. Caratteristiche degli ultrasuoni

La direttività del il montaggio del trasduttore ultrasonico è buono, non è facile divergere e l'energia è concentrata. Pertanto, il potere di penetrazione è elevato e la perdita di energia è ridotta dopo aver penetrato la piastra di acciaio di diversi metri di spessore. Le onde ultrasoniche possono produrre riflessioni e rifrazioni significative quando incontrano l'interfaccia tra i due mezzi. Questo fenomeno è simile alle onde luminose. La frequenza più alta è quella ultrasonica trasduttore per flussometro , migliore è la direttività del campo sonoro, e più vicine sono le caratteristiche di riflessione e rifrazione dell'onda luminosa. Utilizzando le caratteristiche delle onde ultrasoniche, è possibile utilizzare vari sensori a ultrasuoni e diversi circuiti per realizzare vari strumenti e dispositivi di misurazione a ultrasuoni e sono ampiamente utilizzati nelle comunicazioni subacquee, in medicina e negli elettrodomestici.

4. Principio del sensore ad ultrasuoni

Il sensore a ultrasuoni è un sensore sviluppato utilizzando le caratteristiche delle onde ultrasoniche ed è composto da un sensore trasmittente, un sensore ricevente, una porzione di controllo e una porzione di alimentazione. Il sensore del trasmettitore è costituito da un trasmettitore e da un trasduttore vibratore piezoceramico con un diametro di circa 15 mm. Le funzioni di il trasduttore del misuratore di portata ad ultrasuoni serve a convertire l'energia di vibrazione elettrica del vibratore ceramico in super energia e irradiarla nell'aria; il sensore ricevente è un trasduttore vibratore piezoceramico. È composto da un circuito amplificatore, il ricevente Il sensore a ultrasuoni da 2 MHz genera vibrazioni meccaniche, le converte in energia elettrica e funge da uscita del ricevitore del sensore per rilevare le onde ultrasoniche trasmesse. Nell'uso reale, il vibratore piezoceramico viene utilizzato per il sensore di trasmissione, che può anche essere utilizzato come vibratore ceramico sul sensore ricevente. La parte controlla principalmente la frequenza degli impulsi, il ciclo di lavoro, la modulazione e il conteggio sparsi e la distanza di rilevamento inviata dal trasmettitore. l'alimentazione del sensore di livello dell'olio a ultrasuoni può essere DC12V ± 10% o 24V ± 10%.