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超音波距離センサーは、レベル、液面、モニタリング、ロボット衝突防止、各種超音波近接スイッチ、盗難防止アラームなどの関連分野で広く使用できます。動作の信頼性が高く、取り付けが簡単で、防水性があり、発射角が小さく、感度が高く、便利です。産業用表示機器に接続され、大きな放射角を持つプローブも提供します。超音波距離センサの設計原理は、超音波センサが超音波の特性を利用して開発されたセンサであるということです。超音波は、音波よりも高い振動周波数を持つ機械波の一種です。これは、電圧の励起下でのトランスデューサ ウェーハの振動によって発生します。高周波、短波長、回折現象が少なく、特に指向性が良く光線を配向させることができます。コミュニケーション能力などの特徴。
超音波は液体や固体、特に太陽光を通さない固体を透過する優れた能力を持っており、数十メートルの深さまで透過することができます。超音波が不純物や界面に当たると、大きな反射が発生してエコーが形成され、移動する物体に当たるとドップラー効果が発生する可能性があります。したがって、超音波検査は産業、国防、生物医学およびその他の分野で広く使用されています。検出手段としては超音波が用いられており、超音波と超音波を発生させる必要がある。この機能を実行するデバイスは超音波距離測定センサーであり、通常は超音波トランスデューサーまたは超音波プローブと呼ばれます。超音波距離センサーの性能インジケーターである超音波プローブのコアは、プラスチック ジャケットまたは金属ジャケット内の圧電フィルムです。ウェハを構成する材料にはさまざまな種類があり、ウェハの直径や厚さなどのサイズが異なるため、プローブの性能も異なります。使用する前にその性能を知る必要があります。超音波センサーの主な性能指標には次のような側面が含まれます。
2. 使用温度。
特に超音波診断用プローブは一般に圧電材料のキュリー点が高いため消費電力が少なく、動作温度も低く、故障することなく長時間動作することが可能です。医療用超音波プローブは比較的高温であるため、別の冷却装置が必要です。
それは主にウェーハ自体の製造に依存します。電気機械結合係数が大きい、感度が高い、感度が低い。超音波距離センサの構造は電圧の働きを圧電セラミックスに応用しており、電圧と周波数の変化に応じて機械的変形を引き起こします。一方、圧電セラミックスが振動すると電荷が発生します。この原理により、バイモルフ素子と呼ばれる2枚の圧電セラミックス、または1枚の圧電セラミックスと金属片で振動子を構成すると、電気信号を加えると屈曲振動により超音波信号が放射されます。逆に、バイモルフ素子に距離を測定する超音波センサーを当てると電気信号が発生します。以上の効果を利用して、圧電セラミックスは超音波センサーとして使用することができます。超音波センサーと同様に複合振動子をベースに柔軟に固定します。
複合振動子は、金属と圧電セラミックスからなるバイモルフ振動子と共振子を組み合わせたものです。共振子はホーン形状となっており、振動により発生した超音波を効果的に放射し、振動子中央部に効率よく超音波を集中させます。超音波センサーは、屋外での露、雨、ほこりの侵入を防ぐために、適切な密閉性を備えている必要があります。圧電セラミックスは金属ケース上部の内側に固定されています。ベースはケースの開口端に固定され、樹脂で覆われています。産業用ロボットに使用される超音波距離センサのデータシートでは、1mmの精度が要求され、強い超音波放射が必要となります。従来のバイモルフ素子振動子の屈曲振動では、75kHzを超える周波数ではこれを実現することができません。したがって、高周波検出には厚み垂直振動モードの圧電セラミックスを使用する必要があります。この場合、圧電セラミックスの空気との音響インピーダンスのマッチングが重要となる。圧電セラミックの音響インピーダンスは 2.6 x 107 kg/m2s、空気の音響インピーダンスは 4.3 x 102 kg/m2s です。この違いにより、圧電セラミック振動放射の表面で大きな損失が発生する可能性があります。圧電セラミックスに音響整合層として特殊な素材を付着させ、空気の音響インピーダンスと整合させます。この構造により、超音波センサーは最大 100 kHz の周波数でも正常に動作します。
