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動作原理
超音波センサーは、超音波の特性を利用して開発されたセンサーです。 水中超音波トランスデューサー は、音波よりも高い振動周波数を持つ機械波です。これは、電圧の励起下でのトランスデューサチップの振動によって発生します。周波数が高く、波長が短く、回折現象が少なく、特に指向性が良く、光線に導くことができます。普及およびその他の特性。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います。数十メートルの深さまで浸透する可能性があります。超音波が不純物や界面に当たると、圧電超音波トランスデューサは、 大きな反射を発生させてエコーを形成し、移動する物体に当たるとドップラー効果を引き起こす可能性があります。したがって、超音波検査は産業、国防、生物医学などの分野で広く使用されています。検出方法としては超音波が用いられており、超音波の発生と受信が必要となります。この機能を実現するデバイスが超音波センサーであり、慣習的に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。
構造と構成
超音波トランスデューサの深さ測定は 、主に超音波を送信および受信できる圧電ウエハで構成されています。低出力の超音波プローブは主に検出に使用されます。さまざまな構造があり、直線プローブ（縦波）、斜めプローブ（横波）、表面波プローブ（表面波）、ラム波プローブ（ラム波）、ダブルプローブ（1つのプローブの反射、1つのプローブの受信）に分けることができます。超音波センサーのコアは、プラスチックまたは金属のジャケット内の圧電チップです。ウェーハを構成する材料には多くの種類があります。ウエハーの直径や厚さなどのサイズも異なるため、それぞれのセンサー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
(1) 動作周波数。動作周波数は圧電ウェーハの共振周波数です。両端に印加される交流電圧の周波数がチップの共振周波数と等しい場合、出力エネルギーが最も大きくなり、感度も最も高くなります。
(2) 使用温度。圧電材料のキュリー点は一般に比較的高いため、特に診断に使用される超音波プローブが低電力を使用する場合、使用温度は比較的低く、故障することなく長期間使用できます。医療用超音波センサーは比較的高温になるため、別途冷却装置が必要です。
(3) 感度。主に製造ウェーハ自体に依存します。電気機械結合係数が大きく感度が高いため、逆に感度は低いです。
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、金属板と圧電セラミック板からなるバイモルフ素子振動子と共振子を組み合わせたものである。共振器はホーンの形状をしており、振動により発生する超音波を効果的に放射し、振動子の中心に超音波を効果的に集中させることを目的としています。
屋外で使用する超音波センサには、結露、雨、塵埃の侵入を防ぐため、良好な密閉性が求められます。圧電セラミックスは金属箱の上部の内側に固定されています。ベースはボック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センサーには、1mmの精度と強い超音波放射が求められます。
