Wat zijn de ultrasone transducersensoren?

Ultrasone transducersensoren ontwikkeld met behulp van de kenmerken van ultrasone golven. Ultrasoon is een mechanische golf met een hogere trillingsfrequentie dan geluidsgolven. Het wordt gegenereerd door de trilling van de transducerchip onder excitatie van spanning. Het heeft een hoge frequentie, korte golflengte, een klein diffractiefenomeen, vooral een goede richtingsgevoeligheid, en kan in stralen worden gericht. Verspreiding en andere kenmerken. Ultrasone golven hebben een groot vermogen om vloeistoffen en vaste stoffen binnen te dringen, vooral in vaste stoffen die ondoorzichtig zijn voor zonlicht. Het kan doordringen tot een diepte van tientallen meters. Wanneer de ultrasone golf de onzuiverheid of het grensvlak raakt, zal deze een aanzienlijke reflectie produceren om een ​​echo te vormen, en kan deze een Doppler-effect produceren wanneer deze een bewegend object raakt. Sensoren die zijn ontwikkeld op basis van ultrasone eigenschappen worden 'ultrasone sensoren' genoemd en worden veel gebruikt in de industrie, de nationale defensie en de biogeneeskunde.

bestanddeel

Ultrasone transducers bestaan ​​hoofdzakelijk uit piëzo-elektrische wafels, ultrasone bereiktransducer kan ultrasone golven verzenden en ontvangen. Voor detectie worden meestal ultrasone sondes met een laag vermogen gebruikt. Het heeft veel verschillende structuren, die kunnen worden onderverdeeld in een rechte sonde (longitudinale golf), schuine sonde (dwarsgolf), oppervlaktegolfsonde (oppervlaktegolf), Lamb-golfsonde (Lamb-golf), dubbele sonde (één sonde wordt verzonden, één sonde wordt ontvangen) Wacht.

Prestatie

De kern van de ultrasone sonde is een piëzo-elektrische ultrasone sensorchip in zijn plastic of metalen omhulsel. Er kunnen vele soorten materialen zijn waaruit de wafel bestaat. De grootte van de wafer, zoals diameter en dikte, is ook verschillend, dus de prestaties van elke sonde zijn anders. We moeten de prestaties ervan kennen vóór gebruik. De belangrijkste prestatie-indicatoren van ultrasone sensoren zijn onder meer:

werkfrequentie

De werkfrequentie is de resonantiefrequentie van de piëzo-elektrische wafer. Wanneer de frequentie van de wisselspanning die aan beide uiteinden wordt aangelegd gelijk is aan de resonantiefrequentie van de chip, zal de uitgangsenergie het hoogst zijn en zal de gevoeligheid het hoogst zijn.

Bedrijfstemperatuur

Omdat het Curiepunt van piëzo-elektrische materialen over het algemeen relatief hoog is, vooral bij ultrasone sondes voor diagnose

Ultrasone sensor

Het vermogen is klein, dus de werktemperatuur is relatief laag en het kan lange tijd zonder problemen werken. De temperatuur van medische ultrasone sondes is relatief hoog en vereist aparte koelapparatuur.

Gevoeligheid

Hangt voornamelijk af van de productiewafel zelf. De elektromechanische koppelingscoëfficiënt is groot en de gevoeligheid is hoog; integendeel, de gevoeligheid is laag.

Directiviteit

Detectiebereik ultrasone sensor

belangrijkste toepassing

Ultrasone detectietechnologie wordt toegepast in verschillende aspecten van de productiepraktijk, en medische toepassing is een van de belangrijkste toepassingen van ultrasone sensoren. In het volgende wordt de geneeskunde als voorbeeld gebruikt om de toepassing van ultrasone detectietechnologie te illustreren. De toepassing van piëzo-elektrische ultrasone transducers in de geneeskunde is voornamelijk bedoeld om ziekten te diagnosticeren, en het is een onmisbare diagnostische methode geworden in de klinische geneeskunde. De voordelen van echografische diagnose zijn: geen pijn, geen schade aan de proefpersoon, eenvoudige methode, duidelijke beeldvorming, hoge diagnostische nauwkeurigheid, enz. Daarom is het gemakkelijk te promoten en wordt het verwelkomd door medisch personeel en patiënten. Echografiediagnostiek kan gebaseerd zijn op verschillende medische principes. Laten we eens kijken naar een van de representatieve zogenaamde A-type methoden. Deze methode maakt gebruik van de reflectie van ultrasone golven. Wanneer ultrasone golven zich voortplanten in menselijk weefsel en twee media-interfaces met verschillende akoestische impedanties tegenkomen, worden op het grensvlak gereflecteerde echo's gegenereerd. Telkens wanneer een reflecterend oppervlak wordt aangetroffen, wordt de echo weergegeven op het oscilloscoopscherm, en het impedantieverschil tussen de twee interfaces bepaalt ook de amplitude van de echo. In de industrie zijn de typische toepassingen van ultrasoon niet-destructief testen van metalen en ultrasone diktemeting. In het verleden werden veel technologieën gehinderd omdat ze de binnenkant van de weefsels van het object niet konden detecteren. De opkomst van ultrasone detectietechnologie veranderde deze situatie. Natuurlijk zijn er meer ultrasone sensoren vast op verschillende apparaten geïnstalleerd om 'rustig' de signalen te detecteren die mensen nodig hebben. Bij de toepassing van ultrasoonsensoren in de toekomst zal ultrageluid worden gecombineerd met informatietechnologie en nieuwe materiaaltechnologie, en zullen er intelligentere en zeer gevoelige ultrasoonsensoren verschijnen.

Technologietoepassing van ultrasone afstandssensor 

Ultrasone golven hebben een groot vermogen om vloeistoffen en vaste stoffen binnen te dringen, vooral in ondoorzichtige vaste stoffen, waar ze tot een diepte van tientallen meters kunnen doordringen. Wanneer de ultrasone golf de onzuiverheid of het grensvlak raakt, zal deze een aanzienlijke reflectie produceren om een ​​echo te vormen, en kan deze een dopplereffect produceren wanneer deze een bewegend object raakt. Daarom worden ultrasoon testen veel gebruikt in de industrie, de nationale defensie, de biogeneeskunde, enz. Ultrasone afstandssensoren kunnen op grote schaal worden gebruikt bij niveaubewaking (vloeistofniveau), robotantibotsing, verschillende ultrasone naderingsschakelaars en antidiefstalalarmen en andere gerelateerde velden. Ze zijn betrouwbaar in hun werk, eenvoudig te installeren, waterdicht, kleine lanceerhoek, hoge gevoeligheid. Het is handig om verbinding te maken met industriële weergave-instrumenten en er zijn ook sondes met grotere lanceerhoeken aanwezig.

Betonnen toepassing

1. De ultrasone sensor kan de status van de container detecteren. Wanneer de ultrasone sensor bovenop de kunststofsmelttank of de kunststofpelletkamer wordt geïnstalleerd en er geluidsgolven in de container worden uitgezonden, kan de status van de container dienovereenkomstig worden geanalyseerd, zoals vol, leeg of halfvol.

2. Ultrasone sensoren kunnen worden gebruikt om transparante voorwerpen, vloeistoffen, alle dichte materialen met ruwe, gladde en lichte oppervlakken en onregelmatige voorwerpen te detecteren. Maar het is niet geschikt voor buiten, warme omgevingen of druktanks en schuimobjecten.

3. Ultrasone sensoren kunnen in voedselverwerkingsfabrieken worden gebruikt om een ​​gesloten controlesysteem voor de detectie van plastic verpakkingen te realiseren. Met de nieuwe technologie kan het in de vochtige ring, zoals de flessenwasmachine, de geluidsomgeving en de omgeving met extreme temperatuurveranderingen detecteren.

4.Ultrasone sensoren kunnen worden gebruikt om het vloeistofniveau te detecteren, transparante objecten en materialen te detecteren, de spanning te controleren en afstanden te meten, voornamelijk voor verpakkingen, het maken van flessen, materiaalbehandeling, koleninspectie, plasticverwerking en auto-industrie. Ultrasone sensoren kunnen worden gebruikt voor procesmonitoring om de productkwaliteit te verbeteren, defecten te detecteren, aanwezigheid vast te stellen en andere aspecten. Gebruik van ultrasone sensortechnologie om verkeerd trappen te voorkomen. Nissan heeft een functie ontwikkeld die voorkomt dat de auto accelereert door per ongeluk het gaspedaal in te trappen wanneer de rem dreigt te worden ingetrapt. Bij het gebruik van camera's en ultrasone sensoren om de situatie van 'parkeren op de parkeerplaats' af te leiden, zal de bestuurder hard remmen wanneer hij het gaspedaal intrapt. Het is de bedoeling dat deze technologie binnen twee tot drie jaar in de praktijk wordt gebracht. Ultrasone sensortechnologie is ontwikkeld om ongelukken te voorkomen die worden veroorzaakt door het intrappen van de verkeerde rem en het verkeerde gaspedaal bij het parkeren op een parkeerplaats.

De technologie wordt gerealiseerd door gebruik te maken van vier camera's, waarvan één aan de voor-, achter-, linker- en rechterzijde van het voertuig, en acht ultrasone sensoren in de voorbumper en de achterbumper. De vier camera's maken gebruik van de 'surround view display'-camera die een vogelperspectief van de omgeving van het voertuig weergeeft. Gebruik de camera om witte lijnen te herkennen en daaruit af te leiden dat de auto op de parkeerplaats staat, en gebruik de ultrasone sensor om de afstand tussen de auto en omringende obstakels te meten om het remmoment te bepalen. Het voorkomen van ongevallen veroorzaakt door het intrappen van de verkeerde rem en gaspedaal gebeurt in twee stappen. Wanneer de bestuurder op de parkeerplaats wil stoppen en het gaspedaal intrapt, verlaagt hij eerst de snelheid naar kruipsnelheid, gebruikt hij het pictogram op het dashboard om gevaar aan te geven en laat hij een alarm horen. Als de bestuurder het gaspedaal blijft intrappen en op het punt staat een muur of andere voorwerpen te raken, wordt de rem geforceerd. Het tijdstip van het remmen. De auto kan stoppen wanneer deze ongeveer 20 tot 30 cm verwijderd is van het obstakel.

Werkingsprincipe

Mensen kunnen horen dat het geluid wordt geproduceerd door de trilling van het object, en de frequentie ervan ligt binnen het bereik van de ultrasone sensor van 20HZ-20KHZ, meer dan 20KHZ wordt ultrasoon genoemd en lager dan 20HZ wordt infrageluid genoemd. De algemeen gebruikte ultrasone frequentie varieert van tientallen KHZ tot tientallen MHZ. Echografie is een soort mechanische oscillatie in een elastisch medium, die twee vormen kent: transversale oscillatie (transversale golf) en longitudinale oscillatie (longitudinale golf). De toepassing in de industrie maakt voornamelijk gebruik van longitudinale oscillatie. Ultrasone golven kunnen zich voortplanten in gassen, vloeistoffen en vaste stoffen, en hun voortplantingssnelheden zijn verschillend. Bovendien heeft het ook brekings- en reflectieverschijnselen, en verzwakking tijdens voortplanting. De frequentie van ultrasone golven die zich in de lucht voortplanten is laag, doorgaans tientallen KHZ, terwijl in vaste stoffen en vloeistoffen de frequentie hoger kan zijn. De verzwakking is sneller in de lucht, terwijl deze zich verspreidt in vloeistof en vaste stof, de verzwakking is klein en de spreiding is langer. Door gebruik te maken van de kenmerken van ultrasone golven, kunnen er verschillende ultrasone sensoren van worden gemaakt, uitgerust met verschillende circuits, en verschillende ultrasone meetinstrumenten en apparaten worden gemaakt, en ze worden veel gebruikt in communicatie, medische apparaten en andere aspecten.

De belangrijkste materialen van ultrasone afstandstransducersensoren zijn piëzo-elektrisch kristal (elektrostrictie) en nikkel-ijzer-aluminiumlegering (magnetostrictie). Elektrostrictieve materialen omvatten loodzirkonaattitanaat (PZT), enzovoort. De ultrasone sensor bestaande uit piëzo-elektrisch kristal is een omkeerbare sensor. Het kan elektrische energie omzetten in mechanische oscillatie om ultrasone golven te genereren. Tegelijkertijd kan het, wanneer het ultrasone golven ontvangt, ook worden omgezet in elektrische energie, zodat het kan worden verdeeld in zenders of ontvangers. Sommige ultrasoonsensoren kunnen zowel voor zenden als ontvangen worden gebruikt. Hier worden alleen kleine ultrasoonsensoren geïntroduceerd. Er is een klein verschil tussen verzenden en ontvangen. Het is geschikt voor transmissie in de lucht en de werkfrequentie is over het algemeen 23-25 ​​KHZ en 40-45 KHZ. Dit type ultrasone sensor is geschikt voor afstandsmeting, ultrasone sensorcontrole, antidiefstal en andere doeleinden. Er zijn T/R-40-60, T/R-40-12, enz. (waarbij T betekent verzenden, R betekent ontvangen, 40 betekent dat de frequentie 40 kHz is, 16 en 12 betekent de buitendiameter, in millimeters). Er is ook een verzegelde ultrasone sensor. Het kenmerk is dat het waterdicht is (maar niet in het water kan worden geplaatst), kan worden gebruikt als materiaalniveau- en naderingsschakelaar en dat de prestaties beter zijn. Er zijn drie basistypen ultrasone toepassingen: het transmissietype wordt gebruikt voor afstandsbediening, antidiefstalalarm, automatische deur, naderingsschakelaar, het gescheiden reflectietype wordt gebruikt voor afstandsmeting, vloeistofniveau of materiaalniveau; reflectietype wordt gebruikt voor detectie van materiaalfouten, diktemeting, enz. . Het bestaat uit een zendende sensor (of golfzender), een ontvangende sensor (of golfontvanger), een besturingsgedeelte en een voedingsgedeelte. De zendersensor bestaat uit een zender en een keramische vibratortransducer met een diameter van ongeveer 15 mm. De functie van de transducer is om de elektrische trillingsenergie van de keramische vibrator om te zetten in superenergie en uit te stralen in de lucht; terwijl de ontvangende sensor is samengesteld uit een keramische vibrator-transducer. Samengesteld met een versterkercircuit, ontvangt de transducer de golf om mechanische trillingen te produceren, zet deze om in elektrische energie, als de output van de sensorontvanger, om de uitgezonden super te detecteren. Bij feitelijk gebruik kan ook de keramische vibrator die als zendsensor wordt gebruikt, worden gebruikt. Gebruikt als keramische vibrator voor het ontvangersensorbedrijf. Het besturingsgedeelte regelt voornamelijk de pulsketenfrequentie, de werkcyclus, de schaarse modulatie en telling, en de detectieafstand die door de zender wordt verzonden.

Werkprogramma

Als u een piëzo-elektrisch keramisch kristal (dubbele kristaloscillator) met een resonantiefrequentie van 40 kHz in de sensor stuurt. De ultrasone sensor past een hoogfrequente spanning van 40 kHz toe, en de piëzo-elektrische keramische plaat zet uit en trekt samen volgens de polariteit van de toegepaste hoogfrequente spanning, en verzendt vervolgens ultrasone golven met een frequentie van 40 kHz, die zich voortplanten in de vorm van dichtheid (de mate van dichtheid kan worden gemoduleerd door het regelcircuit), en doorgeven aan de golf ontvanger. De ontvanger gebruikt het principe van het piëzo-elektrische effect dat door de druksensor wordt gebruikt, dat wil zeggen druk uitoefenen op het piëzo-elektrische element om het piëzo-elektrische element te laten spannen, en vervolgens een sinus van 40 kHz met een '+' pool aan de ene kant en een '-' pool aan de andere kant. Spanning. Omdat de amplitude van de hoogfrequente spanning klein is, moet deze worden versterkt. Ultrasone sensoren zorgen ervoor dat de bestuurder veilig achteruit kan rijden. Het principe is om eventuele obstakels op of nabij het achteruitrijpad te detecteren en tijdig een waarschuwing te geven. De ontworpen detectie van een ultrasone afstandstransducer kan tegelijkertijd zowel geluids- als lichte hoorbare en visuele waarschuwingen geven. De waarschuwing geeft aan dat de afstand en richting van obstakels in de blinde zone worden gedetecteerd. Op deze manier, of u nu op een smalle plaats parkeert of rijdt, met behulp van het achteruitrijobstakelalarmdetectiesysteem wordt de psychologische druk van de bestuurder verminderd en kan de bestuurder met gemak de nodige acties ondernemen.

Bedrijfsmodus

De ultrasone sensor maakt gebruik van het ultrasone akoestische golfmedium om contactloos en slijtagevrij het gedetecteerde object te detecteren. De ultrasone sensor kan transparante of gekleurde voorwerpen, metalen of niet-metalen voorwerpen, vaste, vloeibare en poederachtige stoffen detecteren. De detectieprestaties worden nauwelijks beïnvloed door omgevingsomstandigheden, inclusief rook- en stofomgevingen en regenachtige dagen.