Principiul traductorului ultrasonic

1 Introducere

Odată cu dezvoltarea de noi tehnologii, cum ar fi automatizarea, numărul de traductoarele cu ultrasunete sunt în creștere, iar toate instrumentele și echipamentele moderne sunt inseparabile de senzorii din producția industrială, în special în procesele de producție, diverși traductoare sunt utilizate pentru a monitoriza și controla diferiți parametri ai procesului de producție, cum ar fi temperatura, presiunea, debitul etc., pentru a face ca echipamentul să funcționeze cât mai bine și produsul să fie la cea mai bună calitate. La mijlocul secolului al XX-lea, s-a constatat că cristalele traductoare ale anumitor medii (cum ar fi cristalul de cuarț, cristalul de tartrat de sodiu și potasiu, cristalul PZT etc.) pot genera unde ultrasonice de putere mai mare sub acțiunea tensiunii înalte și a pulsului îngust. Este diferit de undele sonore audibile, poate fi folosit pentru sudarea circuitelor integrate și curățarea în interiorul tubului de imagine. În ceea ce privește detectarea, traductorul pentru adâncime are caracteristicile de refracție și reflexie care sunt similare cu undele de lumină, iar nanodetectoarele cu ultrasunete pot fi utilizate. detectează epavele pe fundul mării și submarinele inamice. Ultrasunetele au pătruns în multe domenii ale vieții noastre acum, cum ar fi ultrasunetele B, telecomanda, testele antifurt nedistructive și așa mai departe.

2. Conceptul de ultrasunete

Oamenii pot auzi că sunetul este generat de vibrația obiectului. Frecvența sa este în intervalul 20Hz-20kHz, care se numește undă sonoră audibilă. Vibrațiile mecanice sub 20 Hz sunt inaudibile de urechea umană, numite unde infrasunete; vibrațiile mecanice de peste 20 kHz se numesc unde ultrasonice și sunt utilizate în mod obișnuit pentru frecvențele ultrasonice de traductorul eco-sonor cu ultrasunete sunt de la zeci de kHz la zeci de MHz. Undele ultrasonice sunt oscilații mecanice în mediile elastice. Există două forme: oscilația laterală (undă transversală) și oscilația longitudinală (undă longitudinală). Aplicațiile utilizate în industrie folosesc adesea oscilații longitudinale. Undele ultrasunete pot călători în gaze, lichide și solide, dar cu viteze de propagare diferite. În plus, are și fenomene de refracție și reflexie degradari în timpul propagării. Frecvența undelor ultrasonice care se propagă în aer este relativ scăzută, în general este de zeci de kHz, dar atenuarea este mai rapidă; frecvența de propagare în solide și lichide este mai mare, dar atenuarea este mai mică și propagarea este mai mare.

3. Caracteristici ale ultrasunetelor

Directivitate a Montarea traductorului cu ultrasunete este bună, nu este ușor să divergeți, iar energia este concentrată. Prin urmare, puterea de penetrare este mare, iar pierderea de energie este mică după pătrunderea plăcii de oțel de câțiva metri grosime. Undele ultrasonice pot produce reflexie și refracție semnificative atunci când întâlnesc interfața dintre cele două medii. Acest fenomen este similar undelor luminoase. Frecvența mai mare este ultrasunetele traductor pentru debitmetru , cu atât este mai bună directivitatea câmpului sonor și cu atât sunt mai apropiate caracteristicile de reflexie și refracție ale undei de lumină. Folosind caracteristicile undelor ultrasonice, pot fi utilizați diverși senzori cu ultrasunete și pot fi utilizate diferite circuite pentru a realiza diverse instrumente și dispozitive de măsurare cu ultrasunete și sunt utilizate pe scară largă în comunicațiile subacvatice, aparatele medicale și electrocasnice.

4. Principiul senzorului ultrasonic

Senzorul ultrasonic este un senzor dezvoltat prin utilizarea caracteristicilor undelor ultrasonice și este compus dintr-un senzor de transmisie, un senzor de recepție, o porțiune de control și o porțiune de alimentare. Senzorul transmițător este format dintr-un transmițător și un traductor vibrator piezo-ceramic cu un diametru de aproximativ 15 mm. Functiile de traductorul debitmetrului cu ultrasunete este de a converti energia de vibrație electrică a vibratorului ceramic în super energie și de a radia în aer; senzorul de recepție este un traductor vibrator piezo-ceramic. Este compus dintr-un circuit de amplificare, receptorul Senzorul ultrasonic de 2MHz generează vibrații mecanice, le transformă în energie electrică și acționează ca o ieșire a receptorului senzorului pentru a detecta undele ultrasonice transmise. În utilizarea efectivă, vibratorul piezo-ceramic este utilizat pentru senzorul de transmisie.care poate fi folosit și ca vibrator ceramic pe senzorul de recepție. Piesa controlează în principal frecvența pulsului, ciclul de lucru, modularea și numărarea rară și distanța de detectare trimisă de transmițător. Alimentarea cu ultrasunete a senzorului de nivel al uleiului poate fi DC12V ± 10% sau 24V ± 10%.