Prinsip dan aplikasi penderia kedudukan ultrasonik

  Gelombang ultrabunyi ialah istilah umum untuk gelombang mekanikal yang frekuensinya melebihi had frekuensi pendengaran manusia (kira-kira 20 kHz). Gelombang ultrasonik dihasilkan oleh transduser getaran di bawah pengujaan voltan. Transduser pengukur jarak mempunyai ciri-ciri frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena pembelauan kecil, terutamanya kearah yang baik, ia mampu menjadi sinar dan perambatan terarah. Transduser ultrasonik juga dikenali sebagai sensor ultrasonik atau probe ultrasonik. Tolok aras ultrasonik ialah tolok aras digital yang dikawal oleh mikropemproses. Dalam pengukuran, transduser jarak nadi ultrasonik dipancarkan oleh sensor (transduser), dan gelombang bunyi dipantulkan oleh permukaan cecair dan kemudian diterima oleh penerima ultrasonik, ia ditukar menjadi isyarat elektrik oleh kristal piezoelektrik atau peranti magnetostrictive, dan dihantar dan diterima oleh gelombang bunyi. Masa antara pengiraan penderia jarak ke permukaan objek yang diukur. Disebabkan oleh ukuran bukan sentuhan, medium yang diukur adalah hampir tidak terhad,Transduser pengukur jarak ultrasonik boleh digunakan secara meluas untuk pengukuran pelbagai bahan cecair dan pepejal.

  Struktur sensor kedudukan ultrasonik dan prestasi transduser ultrasonik terutamanya terdiri daripada wafer piezoelektrik, yang boleh mengeluarkan gelombang bunyi juga boleh menerima ultrasound. Penjana ultrasonik piezoelektrik sebenarnya berfungsi dengan resonans kristal piezoelektrik. Ia mempunyai dua wafer piezoelektrik dan plat piezo resonant. Apabila dua kutubnya ditambah mempunyai isyarat nadi yang frekuensinya sama dengan frekuensi ayunan semula jadi wafer piezoelektrik, wafer piezoelektrik akan bergema dan memacu plat resonans untuk bergetar untuk menghasilkan gelombang ultrasonik. Sebaliknya, jika tiada voltan dikenakan antara dua elektrod, apabila plat resonator menerima gelombang ultrasonik,transduser untuk jarak akan memampatkan wafer piezoelektrik untuk bergetar, ia menukar tenaga mekanikal kepada isyarat elektrik, dan ia akan menjadi penerima ultrasonik.

  Kuar ultrasonik berkuasa rendah kebanyakannya untuk mengesan. Mereka mempunyai banyak struktur yang berbeza, seperti kuar lurus (gelombang membujur), kuar serong (gelombang melintang), transduser untuk meter alir , kuar permukaan (gelombang permukaan), kuar gelombang Lamb (gelombang lampu), dan kuar dwi (Satu kuar mengeluarkan, satu kuar menerima). Teras probe ultrasonik ialah wafer piezoelektrik dalam selongsong luarnya, dan terdapat pelbagai jenis bahan yang membentuk wafer. Saiz wafer, seperti diameter dan ketebalan, juga berbeza, jadi prestasi setiap probe adalah berbeza, dan prestasinya mesti diketahui sebelum digunakan. Penunjuk prestasi utama penderia ultrasonik adalah seperti berikut:

1. Kekerapan operasi. Kekerapan operasi bagi Penderia pengukur jarak ultrasonik ialah frekuensi resonan transduser piezoelektrik. Apabila frekuensi voltan AC yang digunakan pada kedua-dua hujung adalah sama dengan frekuensi resonans transduser, tenaga keluaran adalah maksimum dan kepekaan adalah yang tertinggi.

2.Suhu operasi. Oleh kerana titik Curie bahan piezoelektrik secara amnya tinggi, khususnya, probe ultrasonik untuk mengesan sensor pengukuran jarak mempunyai kuasa yang kecil, jadi suhu kerja adalah agak rendah dan boleh bekerja untuk masa yang lama tanpa kegagalan.