Wskaźniki wydajności Ultradźwiękowy czujnik odległości

Ultradźwiękowy czujnik odległości może być szeroko stosowany w pokrewnych dziedzinach, takich jak poziom, poziom cieczy, monitorowanie, zapobieganie kolizjom robotów, różne ultradźwiękowe przełączniki zbliżeniowe i alarmy antykradzieżowe. Jest niezawodny w działaniu, łatwy w montażu, wodoodporny, z małym kątem uruchomienia, dużą czułością i wygodą. Jest podłączony do przemysłowego instrumentu wyświetlającego i zapewnia również sondę o dużym kącie emisji. Zasada projektowania ultradźwiękowego czujnika odległości polega na tym, że czujnik ultradźwiękowy jest czujnikiem opracowanym poprzez wykorzystanie właściwości fal ultradźwiękowych. Fala ultradźwiękowa jest rodzajem fali mechanicznej o częstotliwości drgań wyższej niż fale dźwiękowe. Jest on generowany przez drgania płytki przetwornika pod wpływem wzbudzenia napięciem. Ma wysoką częstotliwość, krótką długość fali, małe zjawisko dyfrakcyjne, szczególnie dobra kierunkowość może być zorientowana na promień. Cechy takie jak komunikacja. 

Fale ultradźwiękowe mają dużą zdolność penetracji cieczy i ciał stałych, zwłaszcza ciał stałych nieprzezroczystych dla światła słonecznego, które mogą penetrować głębokość kilkudziesięciu metrów. Kiedy fala ultradźwiękowa uderza w zanieczyszczenie lub powierzchnię styku, wytwarza znaczne odbicie, które przekształca się w echo, które może wywołać efekt Dopplera, gdy uderza w poruszający się obiekt. Dlatego badania ultradźwiękowe są szeroko stosowane w przemyśle, obronie narodowej, biomedycynie i innych dziedzinach. Jako środek detekcyjny stosuje się ultradźwięki, przy czym należy wytwarzać fale ultradźwiękowe i fale ultradźwiękowe. Urządzeniem pełniącym tę funkcję jest ultradźwiękowy czujnik pomiaru odległości, który potocznie nazywany jest przetwornikiem ultradźwiękowym lub sondą ultradźwiękową. Wskaźniki działania ultradźwiękowego czujnika odległości, rdzeniem sondy ultradźwiękowej jest folia piezoelektryczna w płaszczu z tworzywa sztucznego lub płaszczu metalowym. Istnieje wiele rodzajów materiałów tworzących płytkę. Rozmiar płytki, taki jak średnica i grubość, jest inny, więc działanie każdej sondy jest inne. Przed użyciem musimy poznać jego działanie. Główne wskaźniki wydajności czujników ultradźwiękowych obejmują następujące aspekty.

2. Temperatura pracy.
Ponieważ punkt Curie materiału piezoelektrycznego jest na ogół wysoki, w szczególności diagnostyczna sonda ultradźwiękowa zużywa mniej energii, dzięki czemu temperatura pracy jest niższa i może pracować przez długi czas bez powodowania awarii. Medyczne sondy ultradźwiękowe są stosunkowo gorące i wymagają oddzielnego sprzętu chłodniczego.

Zależy to głównie od produkcji samego wafla. Współczynnik sprzężenia elektromechanicznego jest duży, czułość jest wysoka, a czułość jest niska. Działanie ultradźwiękowej struktury czujnika odległości pod napięciem jest stosowane do ceramiki piezoelektrycznej, co powoduje odkształcenia mechaniczne wraz ze zmianami napięcia i częstotliwości. Z drugiej strony, gdy ceramika piezoelektryczna jest wibrowana, generowany jest ładunek elektryczny. Zgodnie z tą zasadą, gdy wibrator składa się z dwóch ceramiki piezoelektrycznej lub kawałka ceramiki piezoelektrycznej i części metalowej zwanej elementem bimorficznym, emitowany jest sygnał ultradźwiękowy w wyniku drgań zginających po przyłożeniu sygnału elektrycznego. I odwrotnie, gdy czujnik ultradźwiękowy do pomiaru odległości zostanie przyłożony do elementu bimorficznego, generowany jest sygnał elektryczny. Bazując na powyższych efektach, ceramikę piezoelektryczną można zastosować jako czujnik ultradźwiękowy. Podobnie jak czujnik ultradźwiękowy, wibrator kompozytowy jest elastycznie przymocowany do podstawy. 

Wibrator kompozytowy jest połączeniem rezonatora i wibratora bimorficznego składającego się z metalu i ceramiki piezoelektrycznej. Rezonator ma kształt rogu, aby skutecznie emitować fale ultradźwiękowe generowane przez wibracje i skutecznie koncentrować fale ultradźwiękowe w centralnej części wibratora. Czujniki ultradźwiękowe muszą mieć dobre uszczelnienie, aby zapobiec przedostawaniu się rosy, deszczu i kurzu na zewnątrz. Ceramika piezoelektryczna jest przymocowana po wewnętrznej stronie górnej części metalowej obudowy. Podstawa jest przymocowana do otwartego końca obudowy i pokryta żywicą. W przypadku arkusza danych ultradźwiękowego czujnika odległości, który jest stosowany w robotach przemysłowych, wymagana jest dokładność wynosząca 1 mm i wymagane jest silne promieniowanie ultradźwiękowe. Przy wibracjach zginających konwencjonalnego wibratora z elementami bimorficznymi nie da się tego osiągnąć przy częstotliwości wyższej niż 75 kHz. Dlatego do wykrywania wysokich częstotliwości należy stosować ceramikę piezoelektryczną o trybie wibracji o grubości pionowej. W tym przypadku istotne staje się dopasowanie impedancji akustycznej ceramiki piezoelektrycznej do powietrza. Impedancja akustyczna ceramiki piezoelektrycznej wynosi 2,6 x 107 kg/m2s, a impedancja akustyczna powietrza wynosi 4,3 x 102 kg/m2s. Różnica może skutkować dużymi stratami na powierzchni piezoelektrycznego promieniowania ceramicznego wibrującego. Specjalny materiał przylega do ceramiki piezoelektrycznej jako akustyczna warstwa dopasowująca się do impedancji akustycznej powietrza. Taka konstrukcja umożliwia normalną pracę czujnika ultradźwiękowego przy częstotliwościach do 100 kHz.