Powiązana wiedza na temat czujników ultradźwiękowych

podstawowe wprowadzenie:

Czujniki przetworników ultradźwiękowych opracowano wykorzystując właściwości ultradźwięków. Charakteryzuje się wysoką częstotliwością, krótką długością fali, małym zjawiskiem dyfrakcyjnym, szczególnie dobrą kierunkowością, która może stać się promieniami i rozchodzić się kierunkowo. Fale ultradźwiękowe mają dużą zdolność przenikania cieczy i ciał stałych. Fale ultradźwiękowe powodują znaczne odbicia, gdy napotkają zanieczyszczenia lub powierzchnie międzyfazowe, tworząc echa, i mogą powodować efekt Dopplera, gdy napotykają poruszające się obiekty. Dlatego badania ultradźwiękowe znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle, obronie narodowej, biomedycynie itp. Aby zastosować ultradźwięki jako metodę detekcji, należy wygenerować i odebrać ultradźwięki. Urządzeniem spełniającym tę funkcję jest czujnik ultradźwiękowy, który potocznie nazywany jest przetwornikiem ultradźwiękowym lub sondą ultradźwiękową.

 Część:

Sonda fali akustycznej składa się głównie z płytek piezoelektrycznych, które mogą transmitować i odbierać fale ultradźwiękowe. Do detekcji wykorzystuje się najczęściej sondy ultradźwiękowe małej mocy. Ma wiele różnych struktur, które można podzielić na sondę prostą (fala podłużna), sondę ukośną (fala poprzeczna), sondę z falą powierzchniową (fala powierzchniowa), sondę (falę baranka), sondę podwójną (odbicie jednej sondy, odbiór jednej sondy) itp.

Zasada działania:

Ludzie słyszą dźwięk, ponieważ drgania obiektu mieszczą się w zakresie 20 kHz, powyżej 20 kHz nazywa się ultradźwiękami, a mniej niż 20 Hz nazywa się infradźwiękami. 

Ultradźwięki to rodzaj drgań mechanicznych w ośrodku sprężystym, który występuje w dwóch postaciach: oscylacji poprzecznej (fala poprzeczna) i oscylacji podłużnej (fala podłużna). Zastosowanie w przemyśle obejmuje głównie oscylacje wzdłużne. Fale ultradźwiękowe mogą rozchodzić się w gazach, cieczach i ciałach stałych, a ich prędkości propagacji są różne. Ponadto ma również zjawiska załamania i odbicia oraz tłumienie podczas propagacji. Częstotliwość fal ultradźwiękowych bezkontaktowy ultradźwiękowy miernik poziomu rozchodzący się w powietrzu jest niski, zazwyczaj dziesiątki KHZ, natomiast w przypadku ciał stałych i cieczy częstotliwość może być wyższa. Tłumienie jest szybsze w powietrzu, podczas gdy rozprzestrzenia się w cieczy i ciałach stałych, tłumienie jest małe, a rozprzestrzenianie się jest dłuższe. Wykorzystując właściwości ultradźwięków, można je przekształcić w różne czujniki ultradźwiękowe, wyposażone w różne obwody i w różne ultradźwiękowe przyrządy i urządzenia pomiarowe, i są one szeroko stosowane w komunikacji, sprzęcie medycznym i innych aspektach.

Główne materiały Przetwornik ultradźwiękowy 200 kHz to kryształ piezoelektryczny (elektrostryk) i stop niklowo-żelazowo-aluminiowy (magnetostrykcja). Materiały elektrostrykcyjne obejmują tytanian cyrkonu ołowiu (PZT) i tak dalej. Czujnik ultradźwiękowy składający się z kryształu piezoelektrycznego jest czujnikiem odwracalnym. Może przekształcać energię elektryczną w oscylacje mechaniczne w celu wygenerowania fal ultradźwiękowych. Jednocześnie, gdy odbierze fale ultradźwiękowe, można je również przekształcić w energię elektryczną, dzięki czemu można go podzielić na nadajniki lub odbiorniki. Niektóre czujniki ultradźwiękowe mogą zarówno wysyłać, jak i odbierać. Wprowadzono tutaj tylko mały czujnik ultradźwiękowy. Istnieje niewielka różnica pomiędzy wysyłaniem a odbieraniem. Nadaje się do transmisji w powietrzu, a częstotliwość robocza wynosi zazwyczaj 23-25 ​​KHZ i 40-45 KHZ. Ten typ czujnika ultradźwiękowego nadaje się do pomiaru odległości, zdalnego sterowania, zabezpieczenia przed kradzieżą i innych celów. Istnieją T/R-40-60, T/R-40-12 itp. (gdzie T oznacza wysyłanie, R oznacza odbieranie, 40 oznacza częstotliwość 40 KHZ, 16 i 12 oznaczają jego średnicę zewnętrzną w milimetrach). Dostępny jest także uszczelniony czujnik ultradźwiękowy (typ MA40EI). Charakteryzuje się wodoodpornością (ale nie w wodzie) i może być stosowany jako czujnik poziomu materiału i czujnik zbliżeniowy. Jego działanie jest lepsze. Istnieją trzy podstawowe typy zastosowań ultradźwiękowych. Typ przekładni używany jest do zdalnego sterowania, alarmu przeciwkradzieżowego, drzwi automatycznych, wyłącznika zbliżeniowego itp.; oddzielny typ odbicia służy do pomiaru odległości, poziomu cieczy lub poziomu materiału; typ odbicia służy do wykrywania wad materiału, pomiaru grubości itp. Składa się z czujnika wysyłającego (lub nadajnika fal), czujnika odbiorczego (lub odbiornika fal), części sterującej i części zasilającej. Czujnik nadajnika składa się z nadajnika i ceramicznego przetwornika wibracyjnego o średnicy około 15mm. Zadaniem przetwornika jest przekształcenie energii drgań elektrycznych wibratora ceramicznego w superenergię i wypromieniowanie w powietrze; podczas gdy czujnik odbiorczy składa się z ceramicznego przetwornika wibracyjnego. Jest on wyposażony w obwód wzmacniacza. Przetwornik odbiera falę w celu wytworzenia wibracji mechanicznych i przekształca ją w energię elektryczną, która jest wykorzystywana jako sygnał wyjściowy odbiornika czujnika ultradźwiękowego w celu wykrycia supernadawczego sygnału. W rzeczywistym użyciu można również zastosować wibrator ceramiczny używany jako czujnik nadawczy. Stosowany jako wibrator ceramiczny do czujnika odbiornika. Część sterująca kontroluje głównie częstotliwość łańcucha impulsów, cykl pracy, modulację rzadką, zliczanie i odległość wykrywania wysyłaną przez nadajnik.

Program pracy

Jeśli do piezoelektrycznego arkusza ceramicznego (oscylator dwukrystaliczny) zostanie przyłożone napięcie o wysokiej częstotliwości 40 kHz o częstotliwości rezonansowej 40 kHz w czujniku nadawczym, piezoelektryczny arkusz ceramiczny będzie się rozszerzał i kurczył zgodnie z polaryzacją przyłożonego napięcia o wysokiej częstotliwości, a następnie wysyłał fale ultradźwiękowe o częstotliwości 40 kHz. Fala ultradźwiękowa Przetwornik ultradźwiękowy z mosiądzu rozchodzi się w postaci gęstości (stopień gęstości może być modulowany przez obwód sterujący) i jest przesyłany do odbiornika fal. Odbiornik wykorzystuje zasadę efektu piezoelektrycznego wykorzystywanego przez czujnik ciśnienia, to znaczy wywierając nacisk na element piezoelektryczny, aby spowodować naprężenie elementu piezoelektrycznego, a następnie sinus 40KHz z biegunem „+” po jednej stronie i biegunem „-” po drugiej stronie. Ponieważ amplituda napięcia o wysokiej częstotliwości jest niewielka, należy je wzmocnić. Czujniki ultradźwiękowe umożliwiają kierowcy bezpieczne cofanie. Zasadą jest wykrywanie wszelkich przeszkód na ścieżce cofania lub w jej pobliżu i w odpowiednim czasie wysyłanie ostrzeżenia. Zaprojektowany system detekcji może jednocześnie generować ostrzeżenia dźwiękowe i wizualne oraz dźwiękowe i wizualne. Ostrzeżenie wskazuje, że wykrywana jest odległość i kierunek przeszkód w martwej strefie. W ten sposób, niezależnie od tego, czy parkujesz, czy jedziesz w wąskim miejscu, za pomocą systemu alarmowego wykrywania przeszkód podczas cofania, stres psychiczny kierowcy zostanie zmniejszony, a kierowca będzie mógł z łatwością podjąć niezbędne działania.

Do

Uwaga podczas używania:

1. Aby zapewnić niezawodność i długą żywotność, nie należy używać czujnika na zewnątrz lub w miejscach, gdzie temperatura jest wyższa niż temperatura znamionowa.

2. Czujnik ultradźwiękowy wykorzystuje powietrze jako medium transmisyjne, więc gdy lokalna temperatura jest inna, odbicie i załamanie na granicy może spowodować nieprawidłowe działanie, a odległość wykrywania również zmieni się, gdy zawieje wiatr. Dlatego czujników ultradźwiękowych nie należy stosować w pobliżu urządzeń takich jak wentylatory wymuszone.

3. Strumień z dyszy powietrznej ma wiele częstotliwości, dlatego będzie miał wpływ na czujnik ultradźwiękowy i nie powinien być używany w pobliżu czujnika.

4. Krople wody na powierzchni czujnika skracają odległość detekcji.

5. Materiały takie jak proszek i przędza bawełniana nie mogą zostać wykryte, gdy pochłaniają dźwięk (czujnik odblaskowy).

6. Czujnik ultradźwiękowy może być stosowany w obszarze próżni lub obszarze zagrożonym wybuchem.

7. Nie używaj czujnika ultradźwiękowego w pomieszczeniu z parą; atmosfera w tym obszarze jest nierówna. Wygenerowany zostanie gradient temperatury, który spowoduje błędy pomiaru.