Analiza zalet i wad czujników ultradźwiękowych

Jak czujniki ultradźwiękowe radzą sobie z hałasem i zakłóceniami?

 

Jakikolwiek hałas akustyczny o częstotliwości odbieranej przez czujnik ultradźwiękowy dalekiego zasięgu może zakłócać sygnał wyjściowy czujnika. Obejmuje to dźwięki o wysokiej częstotliwości, takie jak dźwięki generowane przez kliknięcie gwizdka, zaworu bezpieczeństwa, sprężonego powietrza lub urządzenia pneumatycznego. Jeśli połączy się dwa czujniki ultradźwiękowe o tej samej częstotliwości, wystąpi przesłuch akustyczny. Inny rodzaj hałasu, szum elektryczny, nie jest charakterystyczny dla czujników ultradźwiękowych.

 

Czujniki ultradźwiękowe wykorzystują właściwości ultradźwiękowe do pomiaru obiektów. Ponieważ fale ultradźwiękowe mają wysokie częstotliwości, mają wiele zalet. Długość fali jest bardzo krótka. 1. Zjawisko dyfrakcji jest bardzo małe, szczególnie przy dobrej kierunkowości, która może stać się propagacją promienia i kierunkową. Penetracja ultradźwiękowa cieczy i ciał stałych jest bardzo duża, szczególnie w nieprzezroczystych ciałach stałych światła słonecznego, może przenikać na głębokość kilkudziesięciu metrów. Kiedy fala ultradźwiękowa uderza w zanieczyszczenia lub powierzchnię styku, wytwarza znaczne odbicie, tworząc odbicie echa. Kiedy uderza w poruszający się obiekt, może wywołać efekt Dopplera. Czujniki wykorzystujące właściwości ultradźwiękowe nazywane są „czujnikami ultradźwiękowymi” i są szeroko stosowane w przemyśle, obronności i biomedycynie.

 

Ponieważ jednak punkt Curie materiałów piezoelektrycznych jest zwykle bardzo wysoki, zwłaszcza moduł ultradźwiękowego czujnika odległości używany do diagnostyki wykorzystuje niewielką moc ultradźwiękową, temperatura pracy jest stosunkowo niska i może pracować przez długi czas. Medyczne sondy ultradźwiękowe są stosunkowo gorące i wymagają oddzielnego sprzętu chłodniczego. Wrażliwość zależy głównie od produkcji samego płytki. Współczynnik sprzężenia elektromechanicznego jest duży, a czułość wysoka; wręcz przeciwnie, czułość jest bardzo niska. Są trzy powody:

 

1. Czujnik ultradźwiękowy częstotliwości prądu jest stosunkowo nieruchomy. Na przykład czujnik 40 kHz może być używany tylko w przypadku częstotliwości 38–42 kHz. Pozostałe częstotliwości są podobne. Obecnie prawie nie ma czujników w szerokim zakresie częstotliwości, takich jak produkty od 40 KHz do 500 KHz;

 

2. Napięcie sterujące jest bardzo wysokie, zwykle od 100 Vp-p do 1500 Vp-p. Wiele urządzeń niskiego napięcia wymaga wzmocnienia transformatora impulsowego, ale wiąże się to z pewnymi skomplikowanymi problemami. Jeśli dostępny jest napęd niskonapięciowy 3 ~ 5 V (większa moc), czujnik ultradźwiękowy jest lepszy;

 

3. Najlepiej, aby czułość była wyższa; widać, że ultradźwiękowy modułowy czujnik pomiaru odległości może transmitować, odbierać i analizować dźwięki, których ludzkie ucho nie jest w stanie wykryć. W wykrywaniu czujników ultradźwiękowych można go wykorzystać do osiągnięcia takich funkcji, jak pomiar ultradźwiękowy i testowanie ultradźwiękowe. Można go używać do wykrywania wraków łodzi podwodnych, łodzi podwodnych wroga i wyświetlania wewnętrznych uszkodzeń metalu. Można je zastosować w przemyśle, rolnictwie, przemyśle lekkim i technologii medycznej i są ściśle związane z naszym życiem.

 

Dlaczego warto stosować czujniki ultradźwiękowe?

 

Ultradźwięki są niezawodne w każdym środowisku oświetleniowym i można je stosować zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Czujniki ultradźwiękowe potrafią obsługiwać roboty tak, aby unikać kolizji i poruszać się, gdy tylko nie osiągną one zbyt dużej prędkości. Czujniki ultradźwiękowe są szeroko stosowane i można je niezawodnie stosować w czujnikach zbiorników na ziarno, wykrywaniu poziomu wody, zastosowaniach dronów oraz w samochodach z czujnikami do obsługi lokalnych restauracji lub banków. Do wykrywania kolizji często wykorzystuje się dalmierze ultradźwiękowe.