Принцип дії ультразвукового перетворювача

1 Вступ

З розвитком нових технологій, таких як автоматизація, кількість Ультразвукові перетворювачі зростають, і всі сучасні інструменти та обладнання невіддільні від датчиків у промисловому виробництві, особливо у виробничих процесах, різноманітні перетворювачі використовуються для моніторингу та контролю різних параметрів виробничого процесу, таких як температура, тиск, потік тощо, для того, щоб обладнання працювало якнайкраще, а продукт був найкращої якості. У середині 20-го століття було виявлено, що перетворювальні кристали певних середовищ (таких як кристал кварцу, кристал тартрату натрію калію, кристал PZT тощо) можуть генерувати ультразвукові хвилі більшої потужності під дією високої напруги та вузького імпульсу. Він відрізняється від чутних звукових хвиль, його можна використовувати для зварювання інтегральних схем і очищення всередині кінескопа. З точки зору виявлення, Перетворювач глибини має характеристики заломлення та відбиття, подібні до світлових хвиль, і можна використовувати ультразвукові нанодетектори. він виявляє уламки кораблів і ворожі підводні човни на морському дні. Зараз ультразвук проник у багато сфер нашого життя, наприклад, B-ультразвук, дистанційне керування, неруйнівний контроль проти крадіжок тощо.

2. Поняття про ультразвук

Люди можуть почути, що звук генерується вібрацією об'єкта. Його частота знаходиться в діапазоні 20 Гц-20 кГц, що називається чутною звуковою хвилею. Механічні коливання нижче 20 Гц не чутні людським вухом, називаються інфразвуковими хвилями; механічні коливання понад 20 кГц називаються ультразвуковими хвилями, і зазвичай використовуються для ультразвукових частот Ультразвуковий перетворювач ехолота від десятків кГц до десятків МГц. Ультразвукові хвилі — це механічні коливання в пружних середовищах. Розрізняють дві форми: бічні коливання (поперечна хвиля) і поздовжні коливання (поздовжня хвиля). Додатки, що використовуються в промисловості, часто використовують поздовжні коливання. Ультразвукові хвилі можуть поширюватися в газах, рідинах і твердих тілах, але з різною швидкістю поширення. Крім того, він також має явища заломлення та відбиття, які загасають під час поширення. Частота ультразвукових хвиль, що поширюються в повітрі, відносно низька, зазвичай вона становить десятки кГц, але загасання відбувається швидше; частота розповсюдження в твердих тілах і рідинах вища, але загасання менше і розповсюдження далі.

3. Особливості УЗД

Спрямованість в Монтаж ультразвукового перетворювача хороший, його непросто розійтися, а енергія концентрується. Таким чином, сила проникнення велика, а втрата енергії невелика після проникнення в сталеву пластину товщиною кілька метрів. Ультразвукові хвилі можуть викликати значне відображення та заломлення, коли вони стикаються з поверхнею розділу між двома середовищами. Це явище схоже на світлові хвилі. Вища частота – це ультразвук перетворювача для витратоміра , тим краще спрямованість звукового поля, і чим ближче характеристики відбиття та заломлення світлової хвилі. Використовуючи характеристики ультразвукових хвиль, можна використовувати різні ультразвукові датчики, а різні схеми можна використовувати для створення різноманітних ультразвукових вимірювальних інструментів і пристроїв, які широко використовуються в підводному зв’язку, медичній та побутовій техніці.

4. Принцип роботи ультразвукового датчика

Ультразвуковий датчик – це датчик, розроблений з використанням характеристик ультразвукових хвиль і складається з передаючого датчика, приймального датчика, контрольної частини та частини джерела живлення. Датчик передавача складається з передавача та п'єзокерамічного вібратора діаметром приблизно 15 мм. Функції Ультразвуковий перетворювач витратоміра перетворює енергію електричної вібрації керамічного вібратора в супер енергію та випромінює в повітря; приймаючим датчиком є ​​п'єзокерамічний вібратор. Він складається з підсилювального контуру, приймального Ультразвуковий датчик 2 МГц генерує механічні коливання, перетворює їх на електричну енергію та діє як вихідний сигнал приймача датчика для виявлення переданих ультразвукових хвиль. У реальному використанні п’єзокерамічний вібратор використовується для передавального датчика, який також можна використовувати як керамічний вібратор на приймальному датчику. Частина в основному контролює частоту імпульсів, робочий цикл, розріджену модуляцію та підрахунок, а також відстань виявлення, яку надсилає передавач. джерело живлення ультразвукового датчика рівня масла може бути DC12V ± 10% або 24V ± 10%.