Il principio di funzionamento e la struttura del sensore di livello del liquido ad ultrasuoni

Principio di funzionamento  

I sensori a ultrasuoni sono sensori sviluppati utilizzando le caratteristiche delle onde ultrasoniche. Il trasduttore ultrasonico subacqueo è un'onda meccanica con una frequenza di vibrazione più elevata rispetto alle onde sonore. È generato dalla vibrazione del chip del trasduttore sotto l'eccitazione della tensione. Ha alta frequenza, lunghezza d'onda corta, piccolo fenomeno di diffrazione, particolarmente buona direzionalità e può essere diretto nei raggi. Diffusione e altre caratteristiche. Le onde ultrasoniche hanno una grande capacità di penetrare liquidi e solidi, soprattutto nei solidi opachi alla luce solare. Può penetrare fino a una profondità di decine di metri. Quando l'onda ultrasonica colpisce l'impurità o l'interfaccia,il trasduttore ultrasonico piezoelettrico  produrrà una riflessione significativa per formare un'eco e può produrre un effetto Doppler quando colpisce un oggetto in movimento. Pertanto, i test ad ultrasuoni sono ampiamente utilizzati nell'industria, nella difesa nazionale, nella biomedicina e in altri aspetti. Gli ultrasuoni vengono utilizzati come metodo di rilevamento ed è necessario generare e ricevere onde ultrasoniche. Il dispositivo che svolge questa funzione è un sensore a ultrasuoni, comunemente chiamato trasduttore a ultrasuoni o sonda a ultrasuoni. 

Struttura e composizione  

La misurazione della profondità del trasduttore ad ultrasuoni  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 per onde di agnello (onda lam), sonda doppia (una riflessione della sonda, una ricezione della sonda) Aspetta. Il nucleo del sensore a ultrasuoni è un chip piezoelettrico nel suo rivestimento in plastica o metallo. I materiali che compongono il wafer possono essere molteplici. Anche le dimensioni del wafer, come diametro e spessore, sono diverse, quindi le prestazioni di ciascun sensore sono diverse, dobbiamo conoscerne le prestazioni prima dell'uso. 

Principali indicatori di prestazione dei sensori ad ultrasuoni

(1) Frequenza operativa. La frequenza di lavoro è la frequenza di risonanza del wafer piezoelettrico. Quando la frequenza della tensione CA applicata alle sue due estremità è uguale alla frequenza di risonanza del chip, l'energia in uscita è massima e la sensibilità è massima. 

(2) Temperatura di esercizio. Poiché il punto di Curie dei materiali piezoelettrici è generalmente relativamente alto, soprattutto quando la sonda a ultrasuoni utilizzata per la diagnosi utilizza una bassa potenza, la temperatura di lavoro è relativamente bassa e può funzionare a lungo senza guasti. I sensori medici a ultrasuoni hanno temperature relativamente elevate e richiedono apparecchiature di refrigerazione separate. 

(3) Sensibilità. Dipende principalmente dal wafer di produzione stesso. Il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico è elevato e la sensibilità è elevata; al contrario, la sensibilità è bassa. 

Come i sensori a ultrasuoni, un vibratore composito è fissato in modo flessibile sulla base. Il vibratore composito è una combinazione di un risonatore e di un vibratore a elemento bimorfo composto da un foglio di metallo e un foglio di ceramica piezoelettrica. Il risonatore ha la forma di un corno e lo scopo è irradiare efficacemente le onde ultrasoniche generate a causa delle vibrazioni e concentrare efficacemente le onde ultrasoniche al centro del vibratore. 

I sensori a ultrasuoni per uso esterno devono avere buone proprietà di tenuta per impedire l'intrusione di rugiada, pioggia e polvere. Le ceramiche piezoelettriche sono fissate all'interno della parte superiore della scatola metallica. La base è fissata all'estremità aperta della scatola e ricoperta di resina. Per i sensori a ultrasuoni utilizzati nei robot industriali, è richiesta una precisione di 1 mm e una forte radiazione ultrasonica.