Принцип і застосування ультразвукового датчика положення

  Ультразвукові хвилі — це загальний термін для механічних хвиль, частота яких перевищує межу частоти слуху людини (приблизно 20 кГц). Ультразвукові хвилі генеруються вібраційним перетворювачем під дією напруги. Далекомірний перетворювач має характеристики високої частоти, короткої довжини хвилі, малого явища дифракції, особливо хорошої спрямованості, він здатний до променевого та спрямованого поширення. Ультразвукові перетворювачі також відомі як ультразвукові датчики або ультразвукові зонди. Ультразвуковий рівнемір є цифровим рівнеміром, керованим мікропроцесором. Під час вимірювання ультразвуковий імпульсний перетворювач відстані випромінюється датчиком (перетворювачем), а звукова хвиля відбивається поверхнею рідини, а потім приймається ультразвуковим приймачем, перетворюється в електричний сигнал за допомогою п’єзоелектричного кристала або магнітострикційного пристрою, а також передається та приймається звуковою хвилею. Час між обчисленням датчика відстані до поверхні вимірюваного об'єкта. Завдяки безконтактному вимірюванню кількість вимірюваного середовища є майже необмеженою,Ультразвуковий далекомірний перетворювач може широко використовуватися для вимірювання різних рідких і твердих матеріалів.

  Структура ультразвукового датчика положення та його характеристики ультразвукового перетворювача в основному складаються з п’єзоелектричних пластин, які можуть випромінювати звукові хвилі, також можуть приймати ультразвук. П'єзоелектричні ультразвукові генератори фактично працюють за допомогою резонансу п'єзоелектричного кристала. Він має дві п’єзоелектричні пластини та резонансну п’єзопластину. Коли його два полюси плюс мають імпульсний сигнал, частота якого дорівнює власній частоті коливань п’єзоелектричної пластини, п’єзоелектрична пластина буде резонувати та змушувати резонансну пластину вібрувати, створюючи ультразвукові хвилі. І навпаки, якщо між двома електродами не прикладається напруга, коли пластина резонатора отримує ультразвукові хвилі,Перетворювач відстані буде стискати п’єзоелектричну пластину, щоб вібрувати, він перетворює механічну енергію в електричний сигнал, і він стане ультразвуковим приймачем.

  Малопотужні ультразвукові зонди в основному призначені для виявлення. Вони мають багато різних структур, наприклад, прямий зонд (поздовжня хвиля), косий зонд (поперечна хвиля), перетворювач для витратоміра , поверхневий зонд (поверхнева хвиля), датчик хвилі Лемба (хвиля лампи) і подвійний зонд (один зонд випромінює, один зонд отримує). Ядром ультразвукового датчика є п’єзоелектрична пластина в її зовнішньому корпусі, і є багато видів матеріалів, що утворюють пластину. Розмір пластини, наприклад діаметр і товщина, також різний, тому продуктивність кожного зонда різна, і її продуктивність повинна бути відома перед використанням. Основні показники роботи ультразвукових датчиків наступні:

1. Робоча частота. Робоча частота Ультразвуковий далекомірний датчик є резонансною частотою п'єзоелектричного перетворювача. Коли частота змінної напруги, прикладеної до обох кінців, дорівнює резонансній частоті перетворювача, вихідна енергія максимальна, а чутливість найвища.

2. Робоча температура. Оскільки точка Кюрі п'єзоелектричного матеріалу, як правило, висока, зокрема, ультразвуковий зонд для виявлення датчик відстані має невелику потужність, тому робоча температура відносно низька і може працювати тривалий час без збоїв.