مزايا وعيوب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

تتميز أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بخصائص دقة القياس العالية والتشغيل المستقر وتعويض درجة الحرارة. يتم استخدامها على نطاق واسع في التصنيع والطاقة ومواد البناء المعدنية المقاسة والمواد الكيميائية والمواد الغذائية والسيارات والتخزين والسفن والسفن والمنسوجات والنقل والاستكشاف ومستوى السائل ومراقبة المستوى واكتشاف تدفق الخندق المفتوح وتكنولوجيا الروبوت وتجهيز الأغذية وغيرها من الصناعات يمكنها قياس كل من المواد السائلة والمواد الصلبة.

على الرغم من استخدام الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع، كما يقول المثل، فإن الذهب الجيد لا يكفي، ولا يوجد أحد مثالي. من خلال فهمك وخبرتك السابقة لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، هل هناك أي مزايا وعيوب لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، هل سيكون لهذه المزايا والعيوب تأثير معين على حياتنا؟ هذا عندما نفهم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بشكل متعمق، وتحتاج إلى الاهتمام. 

بادئ ذي بدء، دعونا نتحدث عن مبدأ عمل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية: جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هو جهاز استشعار تم تطويره باستخدام خصائص الموجات فوق الصوتية. يتكون مسبار الموجات فوق الصوتية بشكل أساسي من رقائق كهرضغطية يمكنها إرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية. يستخدم مولد الموجات فوق الصوتية الكهرضغطية في الواقع رنين البلورة الكهرضغطية للعمل. تحتوي على شريحتين كهرضغطية ولوحة رنين. عندما يكون تردد إشارة النبض المطبقة على أقطابها مساوياً لتردد التذبذب الطبيعي للرقاقة الكهرضغطية، فإن الرقاقة الكهرضغطية سوف يتردد صداها وتدفع لوحة الرنين إلى الاهتزاز، مما سيولد موجات فوق صوتية. على العكس من ذلك، إذا لم يتم تطبيق أي جهد بين القطبين عندما تستقبل لوحة الرنين موجات فوق صوتية، فسوف تضغط على الرقاقة الكهرضغطية لتهتز وتحول الطاقة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية. في هذا الوقت، يصبح جهاز استقبال بالموجات فوق الصوتية. تستخدم مجسات الموجات فوق الصوتية منخفضة الطاقة في الغالب للكشف. لها العديد من الهياكل المختلفة ويمكن تقسيمها إلى مجسات مستقيمة (موجات طولية)، مجسات مائلة (موجات عرضية)، مجسات سطحية (موجات سطحية)، مجسات موجة حملية (موجة حملية)، ومجسات مزدوجة مسبار واحد يعكس ومسبار واحد يستقبل).

ثانيا، استخدام خصائص الموجات فوق الصوتية لقياس الأشياء له العديد من المزايا. وذلك لأن الموجات فوق الصوتية لها خصائص التردد العالي، والطول الموجي القصير، وظواهر الحيود الصغيرة، وخاصة الاتجاهية الجيدة، ويمكن أن تكون أشعة وانتشار اتجاهي. تتمتع الموجات فوق الصوتية بقدرة كبيرة على اختراق السوائل والمواد الصلبة، خاصة في المواد الصلبة الشمسية المعتمة، حيث يمكنها اختراق عمق عشرات الأمتار. الموجات فوق الصوتية التي تواجه شوائب أو واجهات ستنتج انعكاسات كبيرة وتشكل انعكاسات في أصداء، ويمكن أن يؤدي لمس الأجسام المتحركة إلى إنتاج تأثير دوبلر. تسمى أجهزة الاستشعار التي تم تطويرها بناءً على خصائص الموجات فوق الصوتية 'أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية' وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة والدفاع الوطني والطب الحيوي وما إلى ذلك.

ومع ذلك، نظرًا لأن نقطة كوري للمواد الكهرضغطية مرتفعة نسبيًا بشكل عام، خاصة أن مستشعر الموجات فوق الصوتية المستخدم للتشخيص يستخدم مستشعرًا صغيرًا بالموجات فوق الصوتية، ودرجة حرارة العمل منخفضة نسبيًا، ويمكن أن يعمل لفترة طويلة دون فشل. تتمتع مجسات الموجات فوق الصوتية الطبية بدرجات حرارة عالية نسبيًا وتتطلب معدات تبريد منفصلة. تعتمد الحساسية بشكل أساسي على الرقاقة نفسها. معامل الاقتران الكهروميكانيكي كبير والحساسية عالية؛ وإلا فإن الحساسية منخفضة. هناك ثلاثة أسباب:

1. تردد أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الحالية ثابت نسبيًا. على سبيل المثال، يمكن استخدام مستشعر 40 كيلو هرتز فقط عند 38-42 كيلو هرتز. الترددات الأخرى متشابهة. في الوقت الحاضر، بالكاد يتم رؤية أجهزة الاستشعار ذات نطاق تردد واسع، مثل 40 كيلو هرتز ~ 500 كيلو هرتز؛

2. جهد القيادة مرتفع نسبيًا، بشكل عام بين 100Vp-p و1500Vp-p. في العديد من الأجهزة ذات الجهد المنخفض، يلزم وجود محول نبضي لتعزيزه، ولكنه سيؤدي أيضًا إلى بعض المشاكل المعقدة. إذا كان هناك جهاز استشعار مع محرك الجهد المنخفض 3 ~ 5V (طاقة أكبر)، فسيكون أفضل؛

3. يجب أن تكون الحساسية أعلى.

يمكن ملاحظة أن جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية يمكنه إصدار واستقبال وتحليل الصوت الذي لا تستطيع أذننا البشرية اكتشافه. فيما يتعلق بالكشف، فإن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يحقق وظائف مثل تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية والكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية، والتي يمكن استخدامها للكشف عن حطام السفن الغواصة وغواصات العدو وعرض الإصابات الداخلية المعدنية. ويمكن تطبيقها على مختلف المجالات التقنية مثل الصناعة والزراعة والصناعة الخفيفة والعلاج الطبي، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحياتنا.