Vad är sensorerna för ultraljudsgivare

Ultraljudsgivare utvecklade med hjälp av egenskaperna hos ultraljudsvågor. Ultraljud är en mekanisk våg med högre vibrationsfrekvens än ljudvågor. Den genereras av vibrationen från givarchippet under excitation av spänning. Den har hög frekvens, kort våglängd, litet diffraktionsfenomen, särskilt bra riktning, och kan riktas in i strålar. Spridning och andra egenskaper. Ultraljudsvågor har en stor förmåga att penetrera vätskor och fasta ämnen, speciellt i fasta ämnen som är ogenomskinliga för solljus. Den kan tränga ner till tiotals meters djup. När ultraljudsvågen träffar föroreningen eller gränssnittet kommer den att producera en betydande reflektion för att bilda ett eko, och den kan producera en dopplereffekt när den träffar ett rörligt föremål. Sensorer utvecklade baserade på ultraljudsegenskaper kallas 'ultrasonic sensors' och används i stor utsträckning inom industrin, nationellt försvar och biomedicin.

komponent

Ultraljudsgivare är huvudsakligen sammansatta av piezoelektriska wafers, ultraljudsavståndsgivare kan sända och ta emot ultraljudsvågor. Ultraljudssonder med låg effekt används mest för detektion. Den har många olika strukturer, som kan delas in i rak sond (längdvåg), sned sond (tvärvåg), ytvågssond (ytvåg), lammvågssond (lamvåg), dubbel sond (en sond sänds, en sond tas emot) Vänta.

Prestanda

Kärnan i ultraljudssonden är en piezoelektriskt ultraljudssensorchip i dess plast- eller metallmantel. Det kan finnas många sorters material som utgör wafern. Storleken på skivan, såsom diameter och tjocklek är också olika, så prestandan för varje sond är olika, vi måste känna till dess prestanda innan användning. De viktigaste prestandaindikatorerna för ultraljudssensorer inkluderar:

arbetsfrekvens

Arbetsfrekvensen är resonansfrekvensen för den piezoelektriska skivan. När frekvensen för växelspänningen som appliceras på båda ändarna av den är lika med chipets resonansfrekvens, kommer utenergin att vara högst och känsligheten högst.

Driftstemperatur

Eftersom Curie-punkten för piezoelektriska material i allmänhet är relativt hög, särskilt för ultraljudsonder för diagnos

Ultraljudssensor

Kraften är liten, så arbetstemperaturen är relativt låg, och den kan fungera under lång tid utan fel. Temperaturen på medicinska ultraljudssonder är relativt hög och kräver separat kylutrustning.

Känslighet

Beror främst på själva tillverkningsskivan. Den elektromekaniska kopplingskoefficienten är stor och känsligheten hög; tvärtom är känsligheten låg.

Direktivitet

Ultraljudssensorns detekteringsområde

huvudapplikation

Ultraljudsavkänningsteknik tillämpas i olika aspekter av produktionspraxis, och medicinsk tillämpning är en av de viktigaste tillämpningarna för ultraljudssensorer, följande använder medicin som ett exempel för att illustrera tillämpningen av ultraljudsavkänningsteknik. Tillämpningen av piezoelektrisk ultraljudsgivare inom medicin är främst för att diagnostisera sjukdomar, och det har blivit en oumbärlig diagnostisk metod inom klinisk medicin. Fördelarna med ultraljudsdiagnostik är: ingen smärta, ingen skada på undersökaren, enkel metod, tydlig bildbehandling, hög diagnostisk noggrannhet, etc. Därför är det lätt att marknadsföra och välkomnas av medicinsk personal och patienter. Ultraljudsdiagnostik kan baseras på olika medicinska principer. Låt oss ta en titt på en av de representativa så kallade A-metoderna. Denna metod använder reflektion av ultraljudsvågor. När ultraljudsvågor utbreder sig i mänsklig vävnad och möter två mediagränssnitt med olika akustiska impedanser, genereras reflekterade ekon vid gränssnittet. Varje gång en reflekterande yta påträffas, visas ekot på oscilloskopets skärm, och impedansskillnaden mellan de två gränssnitten bestämmer också ekots amplitud. Inom industrin är de typiska tillämpningarna för ultraljud oförstörande testning av metaller och ultraljudstjockleksmätning. Tidigare hindrades många tekniker eftersom de inte kunde upptäcka insidan av föremålets vävnader. Framväxten av ultraljudsavkänningsteknik förändrade denna situation. Naturligtvis är fler ultraljudssensorer fast installerade på olika enheter för att 'tyst' upptäcka de signaler som människor behöver. Vid tillämpningen av ultraljudssensorer i framtiden kommer ultraljud att kombineras med informationsteknologi och ny materialteknik, och mer intelligenta och mycket känsliga ultraljudssensorer kommer att dyka upp.

Teknikapplikation av ultraljudsavståndssensor 

Ultraljudsvågor har en stor förmåga att penetrera vätskor och fasta ämnen, särskilt i ogenomskinliga fasta ämnen, där de kan penetrera till tiotals meters djup. När ultraljudsvågen träffar föroreningen eller gränssnittet kommer den att producera en betydande reflektion för att bilda ett eko, och den kan producera en dopplereffekt när den träffar ett rörligt föremål. Därför används ultraljudstestning i stor utsträckning inom industrin, nationellt försvar, biomedicin etc. Ultraljudsavståndssensorer kan användas i stor utsträckning inom nivåövervakning (vätskenivå), robotantikollision, olika ultraljudsnärhetsbrytare och stöldlarm och andra relaterade områden. De är tillförlitliga i arbetet, lätta att installera, vattentäta, liten utskjutningsvinkel, hög känslighet, Det är bekvämt att ansluta till industriella displayinstrument, och sonder med större utskjutningsvinklar tillhandahålls också.

Konkret applikation

1. Ultraljudssensorn kan detektera behållarens status. När ultraljudssensorn är installerad på toppen av plastsmälttanken eller plastpelletskammaren, när ljudvågor sänds ut i behållaren, kan behållarens status analyseras i enlighet därmed, såsom full, tom eller halvfull.

2. Ultraljudssensorer kan användas för att upptäcka genomskinliga föremål, vätskor, alla täta material med grova, släta och lätta ytor och oregelbundna föremål. Men den är inte lämplig för utomhusbruk, varm miljö eller trycktank och skumföremål.

3. Ultraljudssensorer kan användas i livsmedelsbearbetningsanläggningar för att realisera ett kontrollsystem med sluten krets för detektering av plastförpackningar. Med den nya tekniken kan den upptäcka i den fuktiga ringen, såsom flasktvättmaskinen, bullermiljön och miljön med extrema temperaturförändringar.

4. Ultraljudssensorer kan användas för att detektera vätskenivå, detektera genomskinliga föremål och material, kontrollera spänningar och mäta avstånd, främst för förpackning, flasktillverkning, materialhantering, kolinspektion, plastbearbetning och bilindustri. Ultraljudssensorer kan användas för processövervakning för att förbättra produktkvaliteten, upptäcka defekter, fastställa närvaro och andra aspekter. Använder ultraljudssensorteknik för att förhindra felaktig trampning. Nissan har utvecklat en funktion för att förhindra att fordonet accelererar genom att oavsiktligt trampa på gaspedalen när bromsen ska trampas på. När man använder kameror och ultraljudssensorer för att sluta sig till situationen för 'parkering på parkeringsplatsen', om Föraren kommer att tvinga bromsarna när man trampar på gaspedalen. Denna teknik är planerad att tas i praktisk användning inom 2 till 3 år. Ultraljudssensortekniken har utvecklats för att förhindra olyckor orsakade av att man trampar på fel broms och gas när man parkerar på en parkeringsplats.

Tekniken realiseras genom att använda fyra kameror utrustade med en fram, bak, vänster och höger på fordonet, och åtta ultraljudssensorer i den främre stötfångaren och den bakre stötfångaren. De fyra kamerorna använder kameran 'surround view display' som visar ett fågelperspektiv av fordonets omgivning. Använd kameran för att känna igen vita linjer för att dra slutsatsen att bilen är på parkeringsplatsen, och använd ultraljudssensorn för att mäta avståndet mellan bilen och omgivande hinder för att bestämma tidpunkten för inbromsning. Förebyggandet av olyckor orsakade av att trampa på fel broms och gaspedalen genomförs i två steg. När föraren vill stanna på parkeringen, om han trampar på gaspedalen, sänker han först hastigheten till kryphastighet, använder ikonen på instrumentbrädan för att indikera fara och slår larm. Om föraren fortsätter att trampa på gaspedalen och är på väg att träffa en vägg eller andra föremål kommer bromsen att tvingas. Tidpunkten för inbromsning. Bilen kan stanna när den är ca 20 till 30 cm från hindret.

Arbetsprincip

Människor kan höra ljudet produceras av objektets vibration, och dess frekvens ligger inom intervallet 20HZ-20KHZ ultraljudssensor, mer än 20KHZ kallas ultraljud och under 20HZ kallas infraljud. Den vanliga ultraljudsfrekvensen sträcker sig från tiotals KHZ till tiotals MHZ. Ultraljud är en slags mekanisk svängning i elastiskt medium, som har två former: transversell oscillation (tvärvåg) och longitudinell svängning (längdvåg). Tillämpningen inom industrin antar huvudsakligen longitudinell oscillation. Ultraljudsvågor kan fortplanta sig i gaser, vätskor och fasta ämnen, och deras utbredningshastigheter är olika. Dessutom har den också refraktions- och reflektionsfenomen, och dämpning under fortplantning. Frekvensen av ultraljudsvågor som utbreder sig i luften är låg, vanligtvis tiotals KHZ, medan frekvensen i fasta ämnen och vätskor kan vara högre. Dämpningen är snabbare i luften, medan den sprider sig i flytande och fast form, dämpningen är liten och spridningen är längre. Genom att använda egenskaperna hos ultraljudsvågor kan den göras till olika ultraljudssensorer, utrustade med olika kretsar och göras till olika ultraljudsmätinstrument och -enheter, och de används ofta i kommunikation, medicinska apparater och andra aspekter.

De viktigaste materialen av ultraljudsavståndsgivare är piezoelektrisk kristall (elektrostriktion) och nickel-järn-aluminiumlegering (magnetostriktion). Elektrostriktiva material inkluderar blyzirkonattitanat (PZT) och så vidare. Ultraljudssensorn som består av piezoelektrisk kristall är en reversibel sensor. Den kan omvandla elektrisk energi till mekanisk oscillation för att generera ultraljudsvågor. Samtidigt, när den tar emot ultraljudsvågor, kan den också omvandlas till elektrisk energi, så den kan delas upp i sändare eller mottagare. Vissa ultraljudssensorer kan användas för både sändning och mottagning. Endast små ultraljudssensorer introduceras här. Det är en liten skillnad mellan att skicka och ta emot. Den är lämplig för överföring i luften, och arbetsfrekvensen är vanligtvis 23-25KHZ och 40-45KHZ. Denna typ av ultraljudssensor är lämplig för avstånd, ultraljudssensorkontroll, stöldskydd och andra ändamål. Det finns T/R-40-60, T/R-40-12, etc. (där T betyder sändning, R betyder mottagning, 40 betyder att frekvensen är 40KHZ, 16 och 12 betyder dess yttre diameter, i millimeter). Det finns också en förseglad ultraljudssensor. Dess egenskap är att den är vattentät (men kan inte läggas i vattnet), kan användas som materialnivå- och närhetsbrytare och dess prestanda är bättre. Det finns tre grundläggande typer av ultraljudstillämpningar, transmissionstyp används för fjärrkontroll, stöldlarm, automatisk dörr, närhetsbrytare, separerad reflektionstyp används för avståndsmätning, vätskenivå eller materialnivå; reflektionstyp används för materialfelsdetektering, tjockleksmätning etc. . Den består av sändande sensor (eller vågsändare), mottagande sensor (eller vågmottagare), kontrolldel och strömförsörjningsdel. Sändarsensorn består av en sändare och en keramisk vibratorgivare med en diameter på cirka 15 mm. Givarens funktion är att omvandla den keramiska vibratorns elektriska vibrationsenergi till superenergi och stråla ut i luften; medan den mottagande sensorn är sammansatt av en keramisk vibratorgivare Sammansatt med en förstärkarkrets, tar givaren emot vågen för att producera mekanisk vibration, omvandlar den till elektrisk energi, som utsignalen från sensormottagaren, för att detektera den sända super. Vid faktisk användning kan den keramiska vibratorn som används som sändande sensor också användas. Används som en keramisk vibrator för mottagarens sensorföretag. Styrdelen styr huvudsakligen pulskedjefrekvensen, arbetscykeln, sparsam modulering och räkning samt detektionsavstånd som skickas av sändaren.

Arbetsprogram

Om du skickar en piezoelektrisk keramisk kristall (dubbelkristalloscillator) med en resonansfrekvens på 40KHz i sensorn. Ultraljudssensorn applicerar en högfrekvent spänning på 40KHz, och den piezoelektriska keramiska skivan expanderar och drar ihop sig i enlighet med polariteten för den applicerade högfrekvensen 4,0 KHz och sedan frekvensen som sänder frekvensen. ultraljudsvågor, som utbreder sig i form av densitet (graden av densitet kan moduleras av styrkretsen) , Och skicka den till vågmottagaren. Mottagaren använder principen för den piezoelektriska effekten som används av trycksensorn, det vill säga applicera tryck på det piezoelektriska elementet för att få det piezoelektriska elementet att anstränga sig, sedan en 40KHz sinus med en '+'-pol på ena sidan och en '-'-pol på andra sidan Spänning. Eftersom amplituden för högfrekvent spänning är liten måste den förstärkas. Ultraljudssensorer gör att föraren kan backa säkert. Principen är att upptäcka eventuella hinder på eller i närheten av backbanan och utfärda en varning i tid. Den designade detekteringen av ultraljudsavståndsgivare kan ge både ljud och ljus hörbara och visuella varningar på samma gång. Varningen indikerar att avstånd och riktning för hindren i den blinda zonen detekteras. På detta sätt, oavsett om du parkerar eller kör på en trång plats, med hjälp av detektionssystemet för backningshinder, kommer förarens psykologiska tryck att minska och föraren kan enkelt vidta nödvändiga åtgärder.

Driftläge

Ultraljudssensorn använder det akustiska ultraljudsvågmediet för att utföra beröringsfri och slitagefri detektering av det detekterade föremålet. Ultraljudssensorn kan upptäcka genomskinliga eller färgade föremål, metallföremål eller icke-metallföremål, fasta, flytande och pulverformiga ämnen. Dess detekteringsprestanda påverkas knappast av några miljöförhållanden, inklusive rök- och dammmiljöer och regniga dagar.