Co to jest czujnik ultradźwiękowy?

Wraz z dalszym rozwojem technologii informatycznych w sektorach chemicznym, naftowym i hydroenergetycznym, ultradźwiękowy czujnik przetwornika jest szeroko stosowany do pomiaru poziomu oleju, poziomu wody i innych pomiarów poziomu cieczy. Wykorzystując właściwości ultradźwiękowe, wiemy, że można je również przekształcić w ultradźwiękowy przetwornik odległości. Dzisiaj pozwólcie, że wyjaśnię bliżej czujnik ultradźwiękowy i jego zastosowanie.

Wprowadzenie czujników ultradźwiękowych

Czujniki ultradźwiękowe są opracowywane w oparciu o właściwości ultradźwięków. Ultradźwięki to fala mechaniczna o częstotliwości drgań wyższej niż fale dźwiękowe (20 kHz). Jest on generowany przez drgania płytki przetwornika pod wpływem wzbudzenia napięciem. Ma wysoką częstotliwość, krótką długość fali, małe zjawisko dyfrakcyjne, szczególnie dobrą kierunkowość, która może stać się propagacją promienia i kierunkową. 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, powoduje znaczne odbicie, tworząc echo, a gdy uderza w poruszający się obiekt, może wywołać efekt Dopplera. Dlatego badania ultradźwiękowe znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle, obronie narodowej, biomedycynie itp.

Elementy czujnika ultradźwiękowego

The ultradźwiękowy przetwornik poziomu 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 Lamb (fala Lamb), sondę podwójną (jedno odbicie sondy, jeden odbiór sondy) Czekaj.

Zasada działania czujnika ultradźwiękowego

Po przyłożeniu napięcia do ceramiki piezoelektrycznej nastąpi odkształcenie mechaniczne wraz ze zmianami napięcia i częstotliwości. Z drugiej strony, gdy ceramika piezoelektryczna jest wibrowana, generowany jest ładunek elektryczny. Stosując tę ​​zasadę, po przyłożeniu sygnału elektrycznego do wibratora składającego się z dwóch ceramiki piezoelektrycznej lub ceramiki piezoelektrycznej i blachy, tzw. elementu piezoelektrycznego bimorficznego, w wyniku drgań zginających będą emitowane fale ultradźwiękowe. I odwrotnie, gdy do piezoelektrycznego elementu bimorficznego przykładane są wibracje ultradźwiękowe, generowany jest sygnał elektryczny. Bazując na powyższych efektach, ceramikę piezoelektryczną można zastosować jako czujniki ultradźwiękowe. Podobnie jak czujniki ultradźwiękowe, wibrator kompozytowy jest elastycznie przymocowany do podstawy. Wibrator kompozytowy jest połączeniem rezonatora i wibratora piezoelektrycznego z elementami bimorficznymi, składającego się z blachy i piezoelektrycznej blachy ceramicznej. Rezonator ma kształt tuby, a jego zadaniem jest skuteczne wypromieniowanie fal ultradźwiękowych generowanych przez wibracje 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 w górnej części metalowej skrzynki. Podstawa jest przymocowana do otwartego końca pudełka i pokryta żywicą. Dla przetwornik ultradźwiękowy do pomiaru odległości stosowany w robotach przemysłowych, wymagana jest dokładność do 1 mm i silne promieniowanie ultradźwiękowe.