Care sunt senzorii cu traductor cu ultrasunete

Senzori cu traductor cu ultrasunete dezvoltați folosind caracteristicile undelor ultrasonice. Ultrasunetele sunt o undă mecanică cu o frecvență de vibrație mai mare decât undele sonore. Este generată de vibrația cipului traductorului sub excitarea tensiunii. Are frecvență înaltă, lungime de undă scurtă, fenomen de difracție mic, direcționalitate deosebit de bună și poate fi direcționat în raze. Diseminare și alte caracteristici. Undele ultrasonice au o mare capacitate de a pătrunde în lichide și solide, în special în solidele care sunt opace la lumina soarelui. Poate pătrunde până la o adâncime de zeci de metri. Când unda ultrasonică lovește impuritatea sau interfața, va produce o reflexie semnificativă pentru a forma un ecou și poate produce un efect Doppler atunci când lovește un obiect în mișcare. Senzorii dezvoltați pe baza caracteristicilor ultrasonice sunt numiți „senzori cu ultrasunete” și sunt utilizați pe scară largă în industrie, apărare națională și biomedicină.

componentă

Traductoarele cu ultrasunete sunt compuse în principal din napolitane piezoelectrice, traductorul cu rază de ultrasunete poate transmite și recepționa unde ultrasonice. Sondele cu ultrasunete de putere redusă sunt utilizate în principal pentru detectare. Are multe structuri diferite, care pot fi împărțite în sondă dreaptă (undă longitudinală), sondă oblică (undă transversală), sondă cu undă de suprafață (undă de suprafață), sondă cu undă Lamb (undă Miel), sondă duală (se transmite o sondă, se primește o sondă) Așteptați.

Performanţă

Miezul sondei ultrasonice este a cip senzor piezoelectric cu ultrasunete în mantaua sa din plastic sau metal. Pot exista multe tipuri de materiale care alcătuiesc napolitana. Mărimea plachetei, cum ar fi diametrul și grosimea, sunt, de asemenea, diferite, astfel încât performanța fiecărei sonde este diferită, trebuie să cunoaștem performanța acesteia înainte de utilizare. Principalii indicatori de performanță ai senzorilor cu ultrasunete includ:

frecventa de lucru

Frecvența de lucru este frecvența de rezonanță a plachetei piezoelectrice. Când frecvența tensiunii AC aplicată la ambele capete ale acesteia este egală cu frecvența de rezonanță a cipului, energia de ieșire va fi cea mai mare, iar sensibilitatea va fi cea mai mare.

Temperatura de functionare

Deoarece punctul Curie al materialelor piezoelectrice este în general relativ ridicat, în special pentru sondele ultrasonice pentru diagnostic

Senzor cu ultrasunete

Puterea este mică, astfel încât temperatura de lucru este relativ scăzută și poate funcționa mult timp fără defecțiuni. Temperatura sondelor cu ultrasunete medicale este relativ ridicată și necesită echipamente de refrigerare separate.

Sensibilitate

Depinde în principal de napolitana în sine. Coeficientul de cuplare electromecanic este mare, iar sensibilitatea este mare; dimpotrivă, sensibilitatea este scăzută.

Directivitate

Raza de detectare a senzorului cu ultrasunete

aplicația principală

Tehnologia de detectare cu ultrasunete este aplicată în diferite aspecte ale practicii de producție, iar aplicația medicală este una dintre principalele aplicații ale senzorilor cu ultrasunete, următoarele utilizează medicina ca exemplu pentru a ilustra aplicarea tehnologiei de detectare cu ultrasunete. Aplicarea traductorului cu ultrasunete piezoelectric în medicină este în principal pentru a diagnostica boli și a devenit o metodă de diagnostic indispensabilă în medicina clinică. Avantajele diagnosticului cu ultrasunete sunt: ​​fără durere, fără deteriorare a pacientului examinat, metodă simplă, imagistică clară, acuratețe ridicată a diagnosticului etc. Prin urmare, este ușor de promovat și este binevenit de lucrătorii medicali și de pacienți. Diagnosticul cu ultrasunete se poate baza pe diferite principii medicale. Să aruncăm o privire la una dintre așa-numitele metode reprezentative de tip A. Această metodă folosește reflexia undelor ultrasonice. Când undele ultrasonice se propagă în țesutul uman și întâlnesc două interfețe media cu impedanțe acustice diferite, ecourile reflectate sunt generate la interfață. De fiecare dată când se întâlnește o suprafață care reflectă, ecoul este afișat pe ecranul osciloscopului, iar diferența de impedanță dintre cele două interfețe determină și amplitudinea ecoului. În industrie, aplicațiile tipice ale ultrasunetelor sunt testarea nedistructivă a metalelor și măsurarea grosimii cu ultrasunete. În trecut, multe tehnologii au fost împiedicate, deoarece nu au putut detecta interiorul țesuturilor obiectului. Apariția tehnologiei de detectare cu ultrasunete a schimbat această situație. Desigur, mai mulți senzori ultrasonici sunt instalați fix pe diferite dispozitive pentru a detecta „în liniște” semnalele de care oamenii au nevoie. În aplicarea senzorilor cu ultrasunete în viitor, ultrasunetele vor fi combinate cu tehnologia informației și noile tehnologii ale materialelor și vor apărea senzori ultrasonici mai inteligenți și foarte sensibili.

Aplicarea tehnologiei senzorului ultrasonic de distanță 

Undele ultrasunete au o mare capacitate de a pătrunde în lichide și solide, în special în solidele opace, unde pot pătrunde până la o adâncime de zeci de metri. Când unda ultrasonică lovește impuritatea sau interfața, va produce o reflexie semnificativă pentru a forma un ecou și poate produce un efect Doppler atunci când lovește un obiect în mișcare. Prin urmare, testarea cu ultrasunete este utilizată pe scară largă în industrie, apărare națională, biomedicină etc. Senzorii de distanță cu ultrasunete pot fi utilizați pe scară largă în monitorizarea nivelului (nivelul lichidului), anti-coliziune robot, diverse comutatoare de proximitate cu ultrasunete și alarme antifurt și alte domenii conexe. Sunt fiabile în muncă, ușor de instalat, rezistente la apă, unghi mic de lansare, sensibilitate ridicată, este convenabil să vă conectați cu instrumente de afișare industriale și sunt, de asemenea, furnizate sonde cu unghiuri de lansare mai mari.

Aplicarea betonului

1. Senzorul cu ultrasunete poate detecta starea containerului. Când senzorul cu ultrasunete este instalat pe partea superioară a rezervorului de topire din plastic sau a camerei de pelete din plastic, atunci când unde sonore sunt emise în container, starea containerului poate fi analizată în consecință, cum ar fi plin, gol sau jumătate plin.

2. Senzorii cu ultrasunete pot fi utilizați pentru a detecta obiecte transparente, lichide, orice materiale dense cu suprafețe aspre, netede și ușoare și obiecte neregulate. Dar nu este potrivit pentru exterior, mediu fierbinte sau rezervor sub presiune și obiecte din spumă.

3. Senzorii cu ultrasunete pot fi utilizați în fabricile de prelucrare a alimentelor pentru a realiza un sistem de control în buclă închisă pentru detectarea ambalajelor din plastic. Cu noua tehnologie, poate detecta în inelul umed, cum ar fi mașina de spălat sticle, mediul de zgomot și mediul cu schimbări extreme de temperatură.

4. Senzorii cu ultrasunete pot fi utilizați pentru a detecta nivelul lichidului, pentru a detecta obiecte și materiale transparente, pentru a controla tensiunea și a măsura distanțe, în principal pentru ambalare, fabricarea sticlelor, manipularea materialelor, inspecția cărbunelui, prelucrarea plasticului și industria auto. Senzorii cu ultrasunete pot fi utilizați pentru monitorizarea procesului pentru a îmbunătăți calitatea produsului, a detecta defectele, a determina prezența și alte aspecte. Folosind tehnologia senzorilor ultrasonici pentru a preveni pedalarea greșită. Nissan a dezvoltat o funcție pentru a preveni accelerarea vehiculului prin călcarea accidentală a accelerației atunci când frâna este pe cale să fie călcată. Când folosiți camere și senzori cu ultrasunete pentru a deduce situația de „parcare în parcare”, dacă șoferul va forța frânele la călcarea pedalei de accelerație. Această tehnologie este programată să fie pusă în aplicare în termen de 2 până la 3 ani. Tehnologia senzorilor cu ultrasunete a fost dezvoltată pentru a preveni accidentele cauzate de călcarea pe frâna și accelerația greșite atunci când parcați într-o parcare.

Tehnologia este realizată prin utilizarea a patru camere echipate cu una în partea din față, spate, stânga și dreapta a vehiculului și opt senzori ultrasonici în bara de protecție față și bara de protecție spate. Cele patru camere folosesc camera 'surround view display' care afișează o vedere de pasăre a împrejurimilor vehiculului. Utilizați camera pentru a recunoaște liniile albe pentru a deduce că mașina se află în parcare și utilizați senzorul cu ultrasunete pentru a măsura distanța dintre mașină și obstacolele din jur pentru a determina momentul frânării. Prevenirea accidentelor cauzate de călcarea pe frâna și accelerația greșite este implementată în două etape. Atunci când șoferul dorește să oprească în parcare, dacă calcă pe accelerație, mai întâi reduce viteza la viteză rapidă, folosește pictograma de pe tabloul de bord pentru a indica pericolul și dă un semnal de alarmă. Dacă șoferul continuă să calce pe accelerație și este pe cale să lovească un perete sau alte obiecte, frâna va fi forțată. Momentul de frânare. Mașina se poate opri atunci când se află la aproximativ 20 până la 30 cm distanță de obstacol.

Principiul de funcționare

Oamenii pot auzi că sunetul este produs de vibrația obiectului, iar frecvența acestuia este în intervalul senzorului ultrasonic 20HZ-20KHZ, mai mult de 20KHZ se numește ultrasunete, iar sub 20HZ se numește infrasunete. Frecvența ultrasonică utilizată în mod obișnuit variază de la zeci de KHZ la zeci de MHZ. Ultrasunetele este un fel de oscilație mecanică în mediu elastic, care are două forme: oscilație transversală (undă transversală) și oscilație longitudinală (undă longitudinală). Aplicația în industrie adoptă în principal oscilația longitudinală. Undele ultrasonice se pot propaga în gaze, lichide și solide, iar vitezele de propagare ale acestora sunt diferite. În plus, are și fenomene de refracție și reflexie și atenuare în timpul propagării. Frecvența undelor ultrasonice care se propagă în aer este scăzută, în general de zeci de KHZ, în timp ce la solide și lichide, frecvența poate fi mai mare. Atenuarea este mai rapidă în aer, în timp ce se răspândește în lichid și solid, atenuarea este mică, iar răspândirea este mai lungă. Folosind caracteristicile undelor ultrasonice, acesta poate fi transformat în diverși senzori ultrasonici, echipați cu circuite diferite și transformat în diverse instrumente și dispozitive de măsurare cu ultrasunete și sunt utilizate pe scară largă în comunicare, aparate medicale și alte aspecte.

Principalele materiale ale Senzorii cu traductor de distanță cu ultrasunete sunt din cristal piezoelectric (electrostricție) și aliaj de nichel-fier-aluminiu (magnetostricție). Materialele electrostrictive includ titanat de zirconat de plumb (PZT) și așa mai departe. Senzorul cu ultrasunete compus din cristal piezoelectric este un senzor reversibil. Poate converti energia electrică în oscilație mecanică pentru a genera unde ultrasonice. În același timp, atunci când primește unde ultrasonice, poate fi și transformat în energie electrică, deci poate fi împărțit în emițători sau receptori. Unii senzori ultrasonici pot fi utilizați atât pentru trimitere, cât și pentru primire. Aici sunt introduși doar senzori ultrasonici mici. Există o mică diferență între trimitere și primire. Este potrivit pentru transmisia în aer, iar frecvența de lucru este în general 23-25KHZ și 40-45KHZ. Acest tip de senzor ultrasonic este potrivit pentru controlul cu ultrasunete, controlul cu ultrasunete, antifurt și alte scopuri. Există T/R-40-60, T/R-40-12 etc. (unde T înseamnă trimitere, R înseamnă primire, 40 înseamnă frecvența de 40KHZ, 16 și 12 înseamnă diametrul său exterior, în milimetri). Există și un senzor ultrasonic sigilat. Caracteristica sa este că este rezistent la apă (dar nu poate fi pus în apă), poate fi folosit ca comutator de nivel de material și de proximitate, iar performanța sa este mai bună. Există trei tipuri de bază de aplicații cu ultrasunete, tipul de transmisie este utilizat pentru telecomandă, alarmă antifurt, ușă automată, comutator de proximitate, tipul de reflexie separată este utilizat pentru măsurarea distanței, nivelul lichidului sau nivelul materialului; tipul de reflexie este utilizat pentru detectarea defectelor de material, măsurarea grosimii etc. Este compus din senzor de trimitere (sau emițător de undă), senzor de recepție (sau receptor de undă), parte de control și parte de alimentare. Senzorul transmițător este compus dintr-un transmițător și un traductor vibrator ceramic cu un diametru de aproximativ 15mm. Funcția traductorului este de a converti energia electrică de vibrație a vibratorului ceramic în super energie și de a radia în aer; în timp ce senzorul de recepție este compus dintr-un traductor vibrator ceramic Compus cu un circuit amplificator, traductorul primește unda pentru a produce vibrație mecanică, o transformă în energie electrică, ca ieșire a senzorului receptor, astfel încât să detecteze super-ul transmis. În utilizare efectivă, poate fi folosit și vibratorul ceramic folosit ca senzor de transmisie. Folosit ca vibrator ceramic pentru compania de senzori receptor. Partea de control controlează în principal frecvența lanțului de impulsuri, ciclul de lucru, modularea și numărarea rară și distanța de detectare trimisă de transmițător.

Program de lucru

Dacă trimiteți un cristal ceramic piezoelectric (oscilator cu dublu cristal) cu o frecvență de rezonanță de 40KHz în senzor. Senzorul ultrasonic aplică o tensiune de înaltă frecvență de 40KHz, iar foaia ceramică piezoelectrică se extinde și se contractă în funcție de polaritatea tensiunii de înaltă frecvență aplicată, iar apoi trimițând frecvența ultrasonică de 40KHz. (gradul de densitate poate fi modulat de circuitul de control) și transmiteți-l la receptorul de undă. Receptorul folosește principiul efectului piezoelectric utilizat de senzorul de presiune, adică aplicarea unei presiuni asupra elementului piezoelectric pentru a provoca încordarea elementului piezoelectric, apoi un sinus de 40KHz cu un pol '+' pe o parte și un pol '-' pe cealaltă parte Tensiune. Deoarece amplitudinea tensiunii de înaltă frecvență este mică, aceasta trebuie amplificată. Senzorii cu ultrasunete permit șoferului să facă înapoi în siguranță. Principiul este de a detecta orice obstacole pe sau în apropierea căii de sprijin și de a emite un avertisment la timp. Detectarea proiectată a traductorului de distanță cu ultrasunete poate oferi atât avertismente sonore, cât și luminoase, sonore și vizuale în același timp. Avertismentul indică faptul că distanța și direcția obstacolelor din zona oarbă sunt detectate. In acest fel, fie ca se parca sau se conduce intr-un loc ingust, cu ajutorul sistemului de detectare a alarmei obstacole in marsarier, presiunea psihologica a soferului va fi redusa, iar soferul poate lua actiunile necesare cu usurinta.

Mod de operare

Senzorul ultrasonic folosește mediul de unde acustică ultrasonică pentru a realiza detectarea fără contact și fără uzură a obiectului detectat. Senzorul cu ultrasunete poate detecta obiecte transparente sau colorate, obiecte metalice sau nemetalice, substanțe solide, lichide și pulverulente. Performanța sa de detectare este cu greu afectată de condițiile de mediu, inclusiv mediile cu fum și praf și zilele ploioase.