Conoscenza correlata dei sensori dei trasduttori ultrasonici

introduzione di base:

I sensori dei trasduttori ad ultrasuoni sono sviluppati utilizzando le caratteristiche degli ultrasuoni. Ha le caratteristiche di alta frequenza, lunghezza d'onda corta, piccolo fenomeno di diffrazione, soprattutto buona direttività, che può diventare raggi e propagarsi direzionalmente. Le onde ultrasoniche hanno una grande capacità di penetrare liquidi e solidi. Le onde ultrasoniche causeranno riflessioni significative quando incontrano impurità o interfacce, formando echi e possono produrre effetti doppler quando incontrano oggetti in movimento. Pertanto, i test ad ultrasuoni sono ampiamente utilizzati nell'industria, nella difesa nazionale, nella biomedicina, ecc. Per utilizzare gli ultrasuoni come metodo di rilevamento, è necessario generare e ricevere gli ultrasuoni. Il dispositivo che svolge questa funzione è un sensore a ultrasuoni, comunemente chiamato trasduttore a ultrasuoni o sonda a ultrasuoni.

 Componente:

La sonda per onde acustiche è composta principalmente da wafer piezoelettrici, che possono trasmettere e ricevere onde ultrasoniche. Per il rilevamento vengono utilizzate principalmente sonde a ultrasuoni a bassa potenza. Ha molte strutture diverse, che possono essere suddivise in sonda diritta (onda longitudinale), sonda obliqua (onda trasversale), sonda per onde superficiali (onda di superficie), sonda (onda di agnello), doppia sonda (una riflessione della sonda, una ricezione della sonda), ecc.

Principio di funzionamento:

Le persone possono sentire il suono perché la vibrazione dell'oggetto è nell'intervallo di 20 KHZ, più di 20 KHZ sono chiamati ultrasuoni e meno di 20 HZ sono chiamati infrasuoni. 

Gli ultrasuoni sono una sorta di oscillazione meccanica in un mezzo elastico, che ha due forme: oscillazione trasversale (onda trasversale) e oscillazione longitudinale (onda longitudinale). L'applicazione nel settore adotta principalmente l'oscillazione longitudinale. Le onde ultrasoniche possono propagarsi nei gas, nei liquidi e nei solidi e le loro velocità di propagazione sono diverse. Inoltre presenta anche fenomeni di rifrazione e riflessione e di attenuazione durante la propagazione. La frequenza delle onde ultrasoniche I misuratori di livello ad ultrasuoni senza contatto si propagano nell'aria è basso, generalmente decine di KHZ, mentre nei solidi e nei liquidi la frequenza può essere più elevata. L'attenuazione è più veloce nell'aria, mentre si diffonde nei liquidi e nei solidi, l'attenuazione è piccola e la diffusione è più lunga. Utilizzando le caratteristiche degli ultrasuoni, possono essere trasformati in vari sensori a ultrasuoni, dotati di diversi circuiti e trasformati in vari strumenti e dispositivi di misurazione a ultrasuoni e sono ampiamente utilizzati nella comunicazione, negli apparecchi medici e in altri aspetti.

I principali materiali di I trasduttori ultrasonici da 200 KHz sono cristalli piezoelettrici (elettrostrizione) e leghe di nichel-ferro-alluminio (magnetostrizione). I materiali elettrostrittivi includono zirconato titanato di piombo (PZT) e così via. Il sensore ad ultrasuoni composto da cristallo piezoelettrico è un sensore reversibile. Può convertire l'energia elettrica in oscillazione meccanica per generare onde ultrasoniche. Allo stesso tempo, quando riceve onde ultrasoniche, può anche essere convertito in energia elettrica, quindi può essere suddiviso in trasmettitori o ricevitori. Alcuni sensori a ultrasuoni possono sia inviare che ricevere. Qui viene presentato solo il piccolo sensore a ultrasuoni. C'è una leggera differenza tra inviare e ricevere. È adatto per la trasmissione nell'aria e la frequenza di lavoro è generalmente 23-25 ​​KHZ e 40-45 KHZ. Questo tipo di sensore a ultrasuoni è adatto per la misurazione, il controllo remoto, l'antifurto e altri scopi. Ci sono T/R-40-60, T/R-40-12, ecc. (dove T significa invio, R significa ricezione, 40 significa che la frequenza è 40 KHZ, 16 e 12 indicano il suo diametro esterno, in millimetri). È presente anche un sensore a ultrasuoni sigillato (tipo MA40EI). Si caratterizza per essere impermeabile (ma non in acqua), e può essere utilizzato come livello materiale e interruttore di prossimità. Le sue prestazioni sono migliori. Esistono tre tipi base di applicazioni a ultrasuoni, il tipo di trasmissione viene utilizzato per il controllo remoto, l'allarme antifurto, la porta automatica, l'interruttore di prossimità, ecc.; il tipo a riflessione separata viene utilizzato per la misurazione della distanza, del livello del liquido o del livello del materiale; il tipo a riflessione viene utilizzato per il rilevamento di difetti del materiale, la misurazione dello spessore, ecc. È composto da sensore di invio (o trasmettitore di onde), sensore di ricezione (o ricevitore di onde), parte di controllo e parte di alimentazione. Il sensore trasmettitore è composto da un trasmettitore e da un trasduttore vibratore ceramico con un diametro di circa 15 mm. La funzione del trasduttore è convertire l'energia di vibrazione elettrica del vibratore ceramico in super energia e irradiarla nell'aria; mentre il sensore ricevente è composto da un trasduttore vibratore ceramico Composto da un circuito amplificatore, il trasduttore riceve l'onda per produrre vibrazioni meccaniche e la converte in energia elettrica, che viene utilizzata come uscita del ricevitore del sensore a ultrasuoni per rilevare il super trasmittente. Nell'uso pratico è possibile utilizzare anche il vibratore ceramico utilizzato come sensore di trasmissione. Utilizzato come vibratore ceramico per il sensore del ricevitore. La parte di controllo controlla principalmente la frequenza della catena di impulsi, il ciclo di lavoro, la modulazione sparsa, il conteggio e la distanza di rilevamento inviati dal trasmettitore.

Programma di lavoro

Se una tensione ad alta frequenza di 40 KHz viene applicata al foglio di ceramica piezoelettrica (oscillatore a doppio cristallo) con una frequenza di risonanza di 40 KHz nel sensore di trasmissione, il foglio di ceramica piezoelettrica si espanderà e si contrarrà in base alla polarità della tensione ad alta frequenza applicata, quindi invierà onde ultrasoniche a 40 KHz, l'onda ultrasonica Il trasduttore ultrasonico in materiale di ottone si propaga sotto forma di densità (il grado di densità può essere modulato dal circuito di controllo) e viene trasmesso al ricevitore d'onda. Il ricevitore utilizza il principio dell'effetto piezoelettrico utilizzato dal sensore di pressione, ovvero applicando pressione sull'elemento piezoelettrico per provocare la tensione dell'elemento piezoelettrico, quindi un seno di 40 KHz con un polo '+' su un lato e un polo '-' sull'altro lato. Poiché l'ampiezza della tensione ad alta frequenza è piccola, deve essere amplificata. I sensori a ultrasuoni consentono al conducente di effettuare la retromarcia in sicurezza. Il principio è quello di rilevare eventuali ostacoli sul o nelle vicinanze del percorso secondario e di emettere un avvertimento in tempo. Il sistema di rilevamento progettato può fornire contemporaneamente avvisi acustici e visivi, acustici e visivi. L'avviso indica che vengono rilevate la distanza e la direzione degli ostacoli nella zona cieca. In questo modo, sia che si parcheggi o si guidi in uno spazio ristretto, con l'aiuto del sistema di rilevamento dell'allarme di ostacolo in retromarcia, la pressione psicologica del conducente verrà ridotta e il conducente potrà intraprendere facilmente le azioni necessarie.

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Nota quando si utilizza:

1. Per garantire affidabilità e lunga durata, non utilizzare il sensore all'aperto o dove la temperatura è superiore alla temperatura nominale.

2. Il sensore a ultrasuoni utilizza l'aria come mezzo di trasmissione, quindi quando la temperatura locale è diversa, la riflessione e la rifrazione al confine potrebbero causare malfunzionamenti e anche la distanza di rilevamento cambierà quando soffia il vento. Pertanto, i sensori a ultrasuoni non devono essere utilizzati accanto ad apparecchiature come i ventilatori forzati.

3. Il getto proveniente dall'ugello dell'aria ha frequenze multiple, quindi influenzerà il sensore a ultrasuoni e non deve essere utilizzato vicino al sensore.

4. Le gocce d'acqua sulla superficie del sensore riducono la distanza di rilevamento.

5. Materiali come polvere e filati di cotone non possono essere rilevati quando assorbono il suono (sensore riflettente).

6. Il sensore a ultrasuoni può essere utilizzato in aree sottovuoto o a prova di esplosione.

7. Non utilizzare il sensore a ultrasuoni in un'area con vapore; l'atmosfera in questa zona non è uniforme. Verrà generato un gradiente di temperatura che causerà errori di misurazione.