Pengetahuan berkaitan penderia transduser ultrasonik

pengenalan asas:

Sensor transduser ultrasonik dibangunkan dengan menggunakan ciri-ciri ultrasound. Ia mempunyai ciri frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena pembelauan kecil, terutamanya kearaharah yang baik, yang boleh menjadi sinar dan merambat secara berarah. Gelombang ultrasonik mempunyai keupayaan yang hebat untuk menembusi cecair dan pepejal. Gelombang ultrasonik akan menyebabkan pantulan ketara apabila ia menghadapi kekotoran atau antara muka, membentuk gema, dan ia boleh menghasilkan kesan doppler apabila ia menghadapi objek bergerak. Oleh itu, ujian ultrasonik digunakan secara meluas dalam industri, pertahanan negara, bioperubatan, dll. Untuk menggunakan ultrasound sebagai kaedah pengesanan, ultrasound mesti dihasilkan dan diterima. Peranti yang melaksanakan fungsi ini ialah sensor ultrasonik, yang lazimnya dipanggil transduser ultrasonik atau probe ultrasonik.

 Komponen:

Probe gelombang akustik terutamanya terdiri daripada wafer piezoelektrik, yang boleh menghantar dan menerima gelombang ultrasonik. Probe ultrasound berkuasa rendah kebanyakannya digunakan untuk pengesanan. Ia mempunyai banyak struktur yang berbeza, yang boleh dibahagikan kepada kuar lurus (gelombang membujur), kuar serong (gelombang melintang), kuar gelombang permukaan (gelombang permukaan), kuar (gelombang kambing), kuar dwi (satu pantulan kuar, satu penerimaan kuar), dsb.

Prinsip kerja:

Orang boleh mendengar bunyi kerana getaran objek berada dalam julat 20KHZ, lebih daripada 20KHZ dipanggil ultrasonik, dan kurang daripada 20HZ dipanggil infrasound. 

Ultrasound ialah sejenis ayunan mekanikal dalam medium elastik, yang mempunyai dua bentuk: ayunan melintang (gelombang melintang) dan ayunan membujur (gelombang membujur). Aplikasi dalam industri terutamanya menggunakan ayunan membujur. Gelombang ultrasonik boleh merambat dalam gas, cecair dan pepejal, dan kelajuan perambatannya berbeza. Di samping itu, ia juga mempunyai fenomena pembiasan dan pantulan, dan pengecilan semasa pembiakan. Kekerapan gelombang ultrasonik meter tahap ultrasonik bukan sentuhan sedang merambat di udara adalah rendah, umumnya berpuluh-puluh KHZ, manakala dalam pepejal dan cecair, kekerapan boleh lebih tinggi. Pengecilan lebih cepat di udara, sementara ia merebak dalam cecair dan pepejal, pengecilan adalah kecil, dan penyebaran lebih lama. Dengan menggunakan ciri-ciri ultrabunyi, ia boleh dijadikan pelbagai sensor ultrasonik, dilengkapi dengan litar yang berbeza, dan dijadikan pelbagai instrumen dan peranti pengukur ultrasonik, dan ia digunakan secara meluas dalam komunikasi, peralatan perubatan dan aspek lain.

Bahan utama daripada Transduser ultrasonik 200KHz ialah hablur piezoelektrik (elektrostriction) dan aloi nikel-besi-aluminium (magnetostriction). Bahan electrostrictive termasuk plumbum zirkonat titanat (PZT) dan sebagainya. Sensor ultrasonik yang terdiri daripada kristal piezoelektrik adalah sensor boleh balik. Ia boleh menukar tenaga elektrik kepada ayunan mekanikal untuk menghasilkan gelombang ultrasonik. Pada masa yang sama, apabila ia menerima gelombang ultrasonik, ia juga boleh ditukar menjadi tenaga elektrik, jadi ia boleh dibahagikan kepada pemancar atau penerima. Sesetengah sensor ultrasonik boleh menghantar dan menerima. Hanya sensor ultrasonik kecil diperkenalkan di sini. Terdapat sedikit perbezaan antara menghantar dan menerima. Ia sesuai untuk penghantaran di udara, dan frekuensi kerja biasanya 23-25KHZ dan 40-45KHZ. Penderia ultrasonik jenis ini sesuai untuk jarak, alat kawalan jauh, anti-kecurian dan tujuan lain. Terdapat T/R-40-60, T/R-40-12, dsb. (di mana T bermaksud menghantar, R bermaksud menerima, 40 bermaksud kekerapan ialah 40KHZ, 16 dan 12 bermaksud diameter luarnya, dalam milimeter). Terdapat juga sensor ultrasonik tertutup (jenis MA40EI). Ia dicirikan sebagai kalis air (tetapi tidak di dalam air), dan boleh digunakan sebagai tahap bahan dan suis kedekatan. Prestasinya lebih baik. Terdapat tiga jenis asas aplikasi ultrasonik, jenis penghantaran digunakan untuk alat kawalan jauh, penggera anti-kecurian, pintu automatik, suis kedekatan, dan lain-lain; jenis pantulan dipisahkan digunakan untuk pengukuran jarak, aras cecair atau aras bahan; jenis pantulan digunakan untuk pengesanan kecacatan bahan, pengukuran ketebalan, dsb. Ia terdiri daripada penderia penghantaran (atau pemancar gelombang), penderia penerima (atau penerima gelombang), bahagian kawalan dan bahagian bekalan kuasa. Sensor pemancar terdiri daripada pemancar dan transduser penggetar seramik dengan diameter kira-kira 15mm. Fungsi transduser adalah untuk menukar tenaga getaran elektrik penggetar seramik kepada tenaga super dan memancar ke udara; manakala sensor penerima terdiri daripada transduser penggetar seramik Terdiri dengan litar penguat, transduser menerima gelombang untuk menghasilkan getaran mekanikal dan menukarkannya kepada tenaga elektrik, yang digunakan sebagai output penerima sensor ultrasonik untuk mengesan super pemancar. Dalam penggunaan sebenar, penggetar seramik yang digunakan sebagai sensor pemancar juga boleh digunakan. Digunakan sebagai penggetar seramik untuk sensor penerima. Bahagian kawalan terutamanya mengawal kekerapan rantai nadi, kitaran tugas, modulasi jarang, mengira dan jarak pengesanan yang dihantar oleh pemancar.

Program kerja

Jika voltan frekuensi tinggi 40KHz digunakan pada kepingan seramik piezoelektrik (pengayun kristal dwi) dengan frekuensi resonans 40KHz dalam sensor pemancar, kepingan seramik piezoelektrik akan mengembang dan mengecut mengikut kekutuban voltan frekuensi tinggi yang digunakan, dan kemudian menghantar gelombang ultrasonik 40KHz, bahan loyang transduser ultrasonik merambat dalam bentuk ketumpatan (tahap ketumpatan boleh dimodulasi oleh litar kawalan) dan dihantar ke penerima gelombang. Penerima menggunakan prinsip kesan piezoelektrik yang digunakan oleh penderia tekanan, iaitu, mengenakan tekanan pada elemen piezoelektrik untuk menyebabkan elemen piezoelektrik menjadi tegang, kemudian sinus 40KHz dengan kutub '+' pada satu sisi dan kutub '-' pada sisi yang lain . Oleh kerana amplitud voltan frekuensi tinggi adalah kecil, ia mesti dikuatkan. Penderia ultrasonik membolehkan pemandu membuat sandaran dengan selamat. Prinsipnya adalah untuk mengesan sebarang halangan pada atau berhampiran laluan belakang dan mengeluarkan amaran tepat pada masanya. Sistem pengesanan yang direka boleh memberikan amaran boleh didengar dan visual dan amaran visual pada masa yang sama. Amaran itu menunjukkan bahawa jarak dan arah halangan di zon buta dikesan. Dengan cara ini, sama ada meletak kereta atau memandu di tempat yang sempit, dengan bantuan sistem pengesanan penggera halangan undur, tekanan psikologi pemandu akan dikurangkan, dan pemandu boleh mengambil tindakan yang perlu dengan mudah.

Kepada

Perhatikan apabila menggunakan:

1. Untuk memastikan kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan yang panjang, jangan gunakan penderia di luar atau di tempat yang suhunya lebih tinggi daripada suhu terkadar.

2. Penderia ultrasonik menggunakan udara sebagai medium penghantaran, jadi apabila suhu tempatan berbeza, pantulan dan pembiasan di sempadan boleh menyebabkan kerosakan, dan jarak pengesanan juga akan berubah apabila angin bertiup. Oleh itu, penderia ultrasonik tidak boleh digunakan bersebelahan dengan peralatan seperti ventilator paksa.

3. Pancutan dari muncung udara mempunyai berbilang frekuensi, jadi ia akan menjejaskan sensor ultrasonik dan tidak boleh digunakan berhampiran sensor.

4. Titisan air pada permukaan penderia memendekkan jarak pengesanan.

5. Bahan seperti serbuk dan benang kapas tidak dapat dikesan apabila ia menyerap bunyi (sensor reflektif).

6. Sensor ultrasonik boleh digunakan di kawasan vakum atau kawasan kalis letupan.

7. Jangan gunakan sensor ultrasonik di kawasan yang mempunyai wap; suasana di kawasan ini tidak sekata. Kecerunan suhu akan dijana, yang akan menyebabkan ralat pengukuran.