Apakah penderia transduser ultrasonik

Penderia transduser ultrasonik dibangunkan menggunakan ciri-ciri gelombang ultrasonik. Ultrasonik ialah gelombang mekanikal dengan frekuensi getaran yang lebih tinggi daripada gelombang bunyi. Ia dihasilkan oleh getaran cip transduser di bawah pengujaan voltan. Ia mempunyai frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena pembelauan kecil, terutamanya arah yang baik, dan boleh diarahkan ke sinar. Penyebaran dan ciri-ciri lain. Gelombang ultrasonik mempunyai keupayaan yang hebat untuk menembusi cecair dan pepejal, terutamanya dalam pepejal yang legap kepada cahaya matahari. Ia boleh menembusi kedalaman berpuluh-puluh meter. Apabila gelombang ultrasonik mengenai kekotoran atau antara muka, ia akan menghasilkan pantulan yang ketara untuk membentuk gema, dan ia boleh menghasilkan kesan Doppler apabila ia mengenai objek yang bergerak. Penderia yang dibangunkan berdasarkan ciri ultrasonik dipanggil 'penderia ultrasonik' dan digunakan secara meluas dalam industri, pertahanan negara dan bioperubatan.

komponen

Transduser ultrasonik terutamanya terdiri daripada wafer piezoelektrik, transduser julat ultrasonik 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 Lamb (gelombang Lamb), kuar dwi (satu kuar dihantar, satu kuar diterima) Tunggu.

Prestasi

Teras probe ultrasonik ialah a cip sensor ultrasonik piezoelektrik dalam jaket plastik atau logamnya. Terdapat pelbagai jenis bahan yang membentuk wafer. Saiz wafer, seperti diameter dan ketebalan juga berbeza, jadi prestasi setiap siasatan adalah berbeza, kita mesti tahu prestasinya sebelum digunakan. Penunjuk prestasi utama sensor ultrasonik termasuk:

kekerapan bekerja

Kekerapan kerja ialah kekerapan resonans wafer piezoelektrik. Apabila kekerapan voltan AC yang digunakan pada kedua-dua hujungnya adalah sama dengan frekuensi resonans cip, tenaga keluaran akan menjadi yang tertinggi, dan kepekaan akan menjadi yang tertinggi.

Suhu operasi

Oleh kerana titik Curie bahan piezoelektrik secara amnya agak tinggi, terutamanya untuk probe ultrasonik untuk diagnosis

Penderia ultrasonik

Kuasanya kecil, jadi suhu kerja agak rendah, dan ia boleh berfungsi untuk masa yang lama tanpa kegagalan. Suhu probe ultrasound perubatan agak tinggi dan memerlukan peralatan penyejukan berasingan.

Sensitiviti

Terutamanya bergantung pada wafer pembuatan itu sendiri. Pekali gandingan elektromekanikal adalah besar dan sensitivitinya tinggi; sebaliknya, sensitiviti adalah rendah.

Directivity

Julat pengesanan sensor ultrasonik

aplikasi utama

Teknologi penderiaan ultrasonik digunakan dalam pelbagai aspek amalan pengeluaran, dan aplikasi perubatan adalah salah satu aplikasi utama penderia ultrasonik, berikut menggunakan ubat sebagai contoh untuk menggambarkan aplikasi teknologi penderiaan ultrasonik. Penggunaan transduser ultrasonik piezoelektrik dalam perubatan adalah terutamanya untuk mendiagnosis penyakit, dan ia telah menjadi kaedah diagnostik yang sangat diperlukan dalam perubatan klinikal. Kelebihan diagnosis ultrasound adalah: tiada kesakitan, tiada kerosakan pada pemeriksa, kaedah mudah, pengimejan yang jelas, ketepatan diagnostik yang tinggi, dan lain-lain. Oleh itu, ia mudah untuk dipromosikan dan dialu-alukan oleh pekerja perubatan dan pesakit. Diagnosis ultrabunyi boleh berdasarkan prinsip perubatan yang berbeza. Mari kita lihat salah satu wakil yang dipanggil kaedah jenis A. Kaedah ini menggunakan pantulan gelombang ultrasonik. Apabila gelombang ultrasonik merambat dalam tisu manusia dan menemui dua antara muka media dengan impedans akustik yang berbeza, gema yang dipantulkan dijana pada antara muka. Setiap kali permukaan pemantulan ditemui, gema dipaparkan pada skrin osiloskop, dan perbezaan impedans antara kedua-dua antara muka juga menentukan amplitud gema. Dalam industri, aplikasi biasa ultrasonik adalah ujian tidak merosakkan logam dan pengukuran ketebalan ultrasonik. Pada masa lalu, banyak teknologi terhalang kerana tidak dapat mengesan bahagian dalam tisu objek. Kemunculan teknologi penderiaan ultrasonik mengubah keadaan ini. Sudah tentu, lebih banyak penderia ultrasonik dipasang pada peranti yang berbeza untuk 'senyap' mengesan isyarat yang diperlukan oleh orang ramai. Dalam aplikasi penderia ultrasonik pada masa hadapan, ultrabunyi akan digabungkan dengan teknologi maklumat dan teknologi bahan baharu, dan penderia ultrasonik yang lebih pintar dan sangat sensitif akan muncul.

Aplikasi teknologi sensor jarak ultrasonik 

Gelombang ultrasonik mempunyai keupayaan yang hebat untuk menembusi cecair dan pepejal, terutamanya dalam pepejal legap, di mana ia boleh menembusi hingga kedalaman berpuluh-puluh meter. Apabila gelombang ultrasonik mengenai kekotoran atau antara muka, ia akan menghasilkan pantulan yang ketara untuk membentuk gema, dan ia boleh menghasilkan kesan doppler apabila ia mengenai objek yang bergerak. Oleh itu, ujian ultrasonik digunakan secara meluas dalam industri, pertahanan negara, bioperubatan, dan lain-lain. Penderia jarak ultrasonik boleh digunakan secara meluas dalam pemantauan tahap (paras cecair), anti-perlanggaran robot, pelbagai suis jarak ultrasonik, dan penggera anti-kecurian dan bidang lain yang berkaitan. Mereka boleh dipercayai dalam kerja, mudah dipasang, kalis air, sudut pelancaran kecil, kepekaan tinggi, Ia adalah mudah untuk menyambung dengan instrumen paparan industri, dan probe dengan sudut pelancaran yang lebih besar juga disediakan.

Aplikasi konkrit

1. Sensor ultrasonik boleh mengesan status bekas. Apabila sensor ultrasonik dipasang pada bahagian atas tangki cair plastik atau ruang pelet plastik, apabila gelombang bunyi dipancarkan ke dalam bekas, status bekas boleh dianalisis dengan sewajarnya, seperti penuh, kosong atau separuh penuh.

2. Penderia ultrasonik boleh digunakan untuk mengesan objek lutsinar, cecair, sebarang bahan padat dengan permukaan kasar, licin dan ringan serta objek tidak teratur. Tetapi ia tidak sesuai untuk persekitaran luar, panas atau tangki tekanan dan objek buih.

3. Penderia ultrasonik boleh digunakan dalam loji pemprosesan makanan untuk merealisasikan sistem kawalan gelung tertutup untuk pengesanan pembungkusan plastik. Dengan teknologi baharu, ia boleh mengesan dalam gelang lembap, seperti mesin basuh botol, persekitaran bunyi, dan persekitaran dengan perubahan suhu yang melampau.

4. Penderia ultrasonik boleh digunakan untuk mengesan paras cecair, mengesan objek dan bahan lutsinar, mengawal ketegangan dan mengukur jarak, terutamanya untuk pembungkusan, pembuatan botol, pengendalian bahan, pemeriksaan arang batu, pemprosesan plastik dan industri automobil. Penderia ultrasonik boleh digunakan untuk pemantauan proses untuk meningkatkan kualiti produk, mengesan kecacatan, menentukan kehadiran dan aspek lain. Menggunakan teknologi penderia ultrasonik untuk mengelakkan salah mengayuh. Nissan telah membangunkan fungsi untuk menghalang kenderaan daripada memecut dengan terpijak pemecut secara tidak sengaja ketika brek hendak dipijak. Apabila menggunakan kamera dan sensor ultrasonik untuk membuat kesimpulan situasi 'parking di tempat letak kereta', jika Pemandu akan memaksa brek apabila memijak pemecut. Teknologi ini dijadualkan untuk digunakan secara praktikal dalam tempoh 2 hingga 3 tahun. Teknologi penderia ultrasonik dibangunkan untuk mengelakkan kemalangan yang disebabkan oleh terpijak brek dan pemecut yang salah ketika meletak kenderaan di tempat letak kereta.

Teknologi itu direalisasikan dengan menggunakan empat kamera yang dilengkapi dengan satu di hadapan, belakang, kiri, dan kanan kenderaan, dan lapan sensor ultrasonik di bampar hadapan dan bampar belakang. Empat kamera itu menggunakan kamera 'paparan pandangan sekeliling' yang memaparkan pandangan mata burung bagi persekitaran kenderaan. Gunakan kamera untuk mengecam garis putih untuk membuat kesimpulan bahawa kereta itu berada di tempat letak kereta, dan gunakan penderia ultrasonik untuk mengukur jarak antara kereta dan halangan sekeliling untuk menentukan masa brek. Pencegahan kemalangan akibat terpijak brek dan pemecut yang salah dilaksanakan dalam dua langkah. Apabila pemandu ingin berhenti di tempat letak kereta, jika dia memijak pemecut, dia mula-mula mengurangkan kelajuan kepada kelajuan menjalar, menggunakan ikon pada papan pemuka untuk menunjukkan bahaya dan membunyikan penggera. Jika pemandu terus memijak pemecut dan hendak melanggar dinding atau objek lain, brek akan dipaksa. Masa brek .Kereta boleh berhenti apabila jaraknya kira-kira 20 hingga 30 cm dari halangan.

Prinsip kerja

Orang boleh mendengar bunyi dihasilkan oleh getaran objek, dan frekuensinya berada dalam julat sensor ultrasonik 20HZ-20KHZ, lebih daripada 20KHZ dipanggil ultrasonik, dan di bawah 20HZ dipanggil infrasound. Frekuensi ultrasonik yang biasa digunakan berjulat dari puluhan KHZ hingga puluhan MHZ. 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 yang merambat di udara adalah rendah, umumnya berpuluh-puluh KHZ, manakala dalam pepejal dan cecair, frekuensi boleh lebih tinggi. Pengecilan lebih cepat di udara, sementara ia merebak dalam cecair dan pepejal, pengecilan adalah kecil, dan penyebaran lebih lama. Menggunakan ciri-ciri gelombang ultrasonik, ia boleh dijadikan pelbagai sensor ultrasonik, dilengkapi dengan litar yang berbeza, dan dijadikan pelbagai alat dan peranti pengukur ultrasonik, dan ia digunakan secara meluas dalam komunikasi, peralatan perubatan dan aspek lain.

Bahan utama daripada penderia transduser jarak ultrasonik ialah kristal 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 digunakan untuk 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 julat, kawalan sensor ultrasonik, 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. Cirinya ialah ia kalis air (tetapi tidak boleh dimasukkan ke dalam air), boleh digunakan sebagai tahap bahan dan suis kedekatan, dan prestasinya lebih baik. Terdapat tiga jenis asas aplikasi ultrasonik, jenis transmisi digunakan untuk alat kawalan jauh, penggera anti-kecurian, pintu automatik, suis kedekatan, jenis pantulan yang dipisahkan digunakan untuk pengukuran jarak, paras cecair atau paras 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, menukarkannya kepada tenaga elektrik, sebagai output penerima sensor, supaya dapat mengesan super yang dihantar. Dalam penggunaan sebenar, penggetar seramik yang digunakan sebagai sensor pemancar juga boleh digunakan. Digunakan sebagai penggetar seramik untuk syarikat sensor penerima. Bahagian kawalan terutamanya mengawal kekerapan rantai nadi, kitaran tugas, modulasi dan pengiraan jarang, dan jarak pengesanan yang dihantar oleh pemancar.

Program kerja

Jika anda menghantar kristal seramik piezoelektrik (pengayun kristal berganda) dengan frekuensi resonans 40KHz dalam penderia. Penderia ultrasonik menggunakan voltan frekuensi tinggi 40KHz, dan kepingan seramik piezoelektrik mengembang dan mengecut mengikut kekutuban voltan frekuensi tinggi yang digunakan, dan kemudian menghantar gelombang ketumpatan 40KHz dalam ketumpatan gelombang ultrasonik, yang boleh menjadi ketumpatan ketumpatan 40KHz. dimodulasi oleh litar kawalan), Dan hantar ke penerima gelombang. Penerima menggunakan prinsip kesan piezoelektrik yang digunakan oleh penderia tekanan, iaitu, mengenakan tekanan pada elemen piezoelektrik untuk menyebabkan elemen piezoelektrik menjadi terikan, kemudian sinus 40KHz dengan kutub '+' pada satu sisi dan kutub '-' pada sisi lain Voltan. 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. Pengesanan transduser jarak ultrasonik yang direka bentuk boleh memberikan bunyi dan amaran yang boleh didengar dan 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.

Mod pengendalian

Penderia ultrasonik menggunakan medium gelombang akustik ultrasonik untuk menjalankan pengesanan tanpa sentuhan dan bebas haus bagi objek yang dikesan. Penderia ultrasonik boleh mengesan objek lutsinar atau berwarna, objek logam atau bukan logam, bahan pepejal, cecair dan serbuk. Prestasi pengesanannya hampir tidak terjejas oleh sebarang keadaan persekitaran, termasuk persekitaran asap dan habuk serta hari hujan.