Zasada działania i budowa ultradźwiękowego czujnika poziomu cieczy

Zasada działania  

Czujniki ultradźwiękowe to czujniki opracowane w oparciu o charakterystykę fal ultradźwiękowych. Podwodny przetwornik ultradźwiękowy to fala mechaniczna o wyższej częstotliwości drgań niż fale dźwiękowe. Jest on generowany przez wibracje chipa przetwornika pod wpływem wzbudzenia napięcia. Ma wysoką częstotliwość, krótką długość fali, małe zjawisko dyfrakcyjne, szczególnie dobrą kierunkowość i może być skierowany na promienie. Rozpowszechnianie i inne cechy. Fale ultradźwiękowe mają dużą zdolność przenikania cieczy i ciał stałych, zwłaszcza ciał stałych nieprzezroczystych dla światła słonecznego. Potrafi przenikać na głębokość kilkudziesięciu metrów. Kiedy fala ultradźwiękowa uderza w zanieczyszczenie lub powierzchnię styku,Piezoelektryczny przetwornik ultradźwiękowy  wytworzy znaczne odbicie, tworząc echo i może wytworzyć efekt Dopplera, gdy uderzy w poruszający się obiekt. Dlatego badania ultradźwiękowe są szeroko stosowane w przemyśle, obronie narodowej, biomedycynie i innych aspektach. Jako metodę wykrywania stosuje się ultradźwięki, które konieczne jest generowanie i odbieranie fal ultradźwiękowych. Urządzeniem spełniającym tę funkcję jest czujnik ultradźwiękowy, który potocznie nazywany jest przetwornikiem ultradźwiękowym lub sondą ultradźwiękową. 

Struktura i skład  

Pomiar głębokości przetwornika ultradźwiękowego  składa się głównie z płytek piezoelektrycznych, które mogą przesyłać 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 z falą jagnięcą (fala lam), sondę podwójną (jedno odbicie sondy, jeden odbiór sondy) Czekaj. Rdzeniem czujnika ultradźwiękowego jest chip piezoelektryczny w płaszczu z tworzywa sztucznego lub metalu. Może być wiele rodzajów materiałów, z których składa się wafel. Rozmiar płytki, taki jak średnica i grubość, są również różne, więc działanie każdego czujnika jest inne, musimy poznać jego działanie przed użyciem. 

Główne wskaźniki wydajności czujników ultradźwiękowych

(1) Częstotliwość robocza. Częstotliwość robocza jest częstotliwością rezonansową płytki piezoelektrycznej. Kiedy częstotliwość napięcia przemiennego przyłożonego do jego dwóch końców jest równa częstotliwości rezonansowej chipa, energia wyjściowa jest najwyższa, a czułość najwyższa. 

(2) Temperatura robocza. Ponieważ punkt Curie materiałów piezoelektrycznych jest na ogół stosunkowo wysoki, szczególnie gdy sonda ultradźwiękowa używana do diagnostyki zużywa małą moc, temperatura pracy jest stosunkowo niska i może pracować przez długi czas bezawaryjnie. Medyczne czujniki ultradźwiękowe charakteryzują się stosunkowo wysokimi temperaturami i wymagają oddzielnego sprzętu chłodniczego. 

(3) Wrażliwość. Zależy to głównie od samej produkcji płytki. Współczynnik sprzężenia elektromechanicznego jest duży, a czułość wysoka; wręcz przeciwnie, czułość jest niska. 

Podobnie jak czujniki ultradźwiękowe, wibrator kompozytowy jest elastycznie przymocowany do podstawy. Wibrator kompozytowy jest połączeniem rezonatora i wibratora z elementem bimorficznym składającym się z blachy i piezoelektrycznej blachy ceramicznej. Rezonator ma kształt rogu, a jego zadaniem jest skuteczne wypromieniowanie fal ultradźwiękowych generowanych w wyniku wibracji oraz skuteczne skupienie fal ultradźwiękowych w środku wibratora. 

Czujniki ultradźwiękowe do użytku na zewnątrz muszą mieć dobre właściwości uszczelniające, aby zapobiec przedostawaniu się rosy, deszczu i kurzu. Ceramika piezoelektryczna jest zamocowana po wewnętrznej stronie górnej części metalowej skrzynki. Podstawa jest przymocowana do otwartego końca pudełka i pokryta żywicą. W przypadku czujników ultradźwiękowych stosowanych w robotach przemysłowych wymagana jest dokładność 1 mm i silne promieniowanie ultradźwiękowe.