Prinsip transduser ultrasonik

1 Pengenalan

Dengan perkembangan teknologi baharu seperti automasi, bilangan transduser ultrasonik semakin meningkat, dan semua instrumen dan peralatan moden tidak dapat dipisahkan daripada sensor dalam pengeluaran perindustrian, terutamanya dalam proses pengeluaran, pelbagai transduser digunakan untuk memantau dan mengawal pelbagai parameter proses pengeluaran, seperti suhu, tekanan, aliran, dan lain-lain, untuk menjadikan peralatan berfungsi dengan terbaik dan produk berada pada kualiti terbaiknya. Pada pertengahan abad ke-20, didapati bahawa kristal transduser media tertentu (seperti kristal kuarza, kristal natrium kalium tartrat, kristal PZT, dll.) boleh menjana gelombang ultrasonik kuasa yang lebih tinggi di bawah tindakan voltan tinggi dan nadi sempit. Ia berbeza daripada gelombang bunyi yang boleh didengar, ia boleh digunakan untuk mengimpal litar bersepadu dan membersihkan di dalam tiub gambar. Dari segi pengesanan, transduser untuk kedalaman mempunyai ciri-ciri pembiasan dan pantulan yang serupa dengan gelombang cahaya, dan pengesan nano ultrasonik boleh digunakan. ia sedang mengesan kapal karam dasar laut dan kapal selam musuh. Ultrasound telah menembusi banyak bidang kehidupan kita sekarang, seperti B-ultrasound, alat kawalan jauh, ujian tidak merosakkan anti-kecurian, dan sebagainya.

2. Konsep ultrasound

Orang ramai boleh mendengar bahawa bunyi dihasilkan oleh getaran objek. Kekerapannya berada dalam julat 20Hz-20kHz, yang dipanggil gelombang bunyi boleh didengar. Getaran mekanikal di bawah 20 Hz tidak dapat didengari oleh telinga manusia, dipanggil gelombang infrasound; getaran mekanikal melebihi 20 kHz dipanggil gelombang ultrasonik, dan biasanya digunakan untuk ultrasonik, frekuensi transduser bunyi gema ultrasonik adalah dari puluhan kHz hingga puluhan MHz. Gelombang ultrasonik ialah ayunan mekanikal dalam media elastik. Terdapat dua bentuk: ayunan sisi (gelombang melintang) dan ayunan longitudinal (gelombang membujur). Aplikasi yang digunakan dalam industri selalunya menggunakan ayunan membujur. Gelombang ultrasonik boleh bergerak dalam gas, cecair, dan pepejal, tetapi pada kadar perambatan yang berbeza. Selain itu, ia juga mempunyai fenomena pembiasan dan pereputan refleksi semasa pembiakan. Kekerapan gelombang ultrasonik merambat di udara adalah agak rendah, secara amnya ia adalah berpuluh-puluh kHz, tetapi pengecilan lebih cepat; kekerapan pembiakan dalam pepejal dan cecair adalah lebih tinggi, tetapi pengecilan lebih kecil dan perambatan lebih jauh.

3. Ciri-ciri ultrasound

Kearahan daripada pemasangan transduser ultrasonik adalah baik, ia tidak mudah untuk menyimpang, dan tenaga tertumpu. Oleh itu, kuasa penembusan adalah besar, dan kehilangan tenaga adalah kecil selepas menembusi plat keluli setebal beberapa meter. Gelombang ultrasonik boleh menghasilkan pantulan dan pembiasan yang ketara apabila ia bertemu antara muka antara kedua-dua media. Fenomena ini serupa dengan gelombang cahaya. Lebih tinggi frekuensi adalah ultrasonik transduser untuk flowmeter , lebih baik ialah kearah arah medan bunyi, dan lebih dekat adalah ciri pantulan dan pembiasan gelombang cahaya. Dengan menggunakan ciri-ciri gelombang ultrasonik, pelbagai sensor ultrasonik boleh digunakan, dan litar yang berbeza boleh digunakan untuk membuat pelbagai instrumen dan peranti pengukur ultrasonik, dan digunakan secara meluas dalam komunikasi bawah air, perubatan dan peralatan rumah.

4. Prinsip penderia ultrasonik

Penderia ultrasonik ialah penderia yang dibangunkan dengan menggunakan ciri-ciri gelombang ultrasonik, dan terdiri daripada penderia pemancar, penderia penerima, bahagian kawalan dan bahagian bekalan kuasa. Sensor pemancar terdiri daripada pemancar dan transduser penggetar seramik piezo dengan diameter kira-kira 15 mm. Fungsi dari transduser flowmeter ultrasonik adalah untuk menukar tenaga getaran elektrik penggetar seramik kepada tenaga super dan memancar ke udara; sensor penerima ialah transduser penggetar seramik piezo. Ia terdiri daripada litar penguat, penerima Penderia ultrasonik 2MHz adalah untuk menjana getaran mekanikal, menukarkannya kepada tenaga elektrik, dan bertindak sebagai output penerima sensor untuk mengesan gelombang ultrasonik yang dihantar. Dalam penggunaan sebenar, penggetar seramik piezo digunakan untuk penderia pemancar. yang juga boleh digunakan sebagai penggetar seramik pada penderia penerima. Bahagian terutamanya mengawal kekerapan nadi, kitaran tugas, modulasi dan pengiraan jarang, dan jarak pengesanan yang dihantar oleh pemancar. bekalan kuasa sensor tahap minyak ultrasonik boleh DC12V ± 10% atau 24V ± 10%.