مستشعر الموجات فوق الصوتية

        أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي أجهزة استشعار تم تطويرها باستخدام خصائص الموجات فوق الصوتية. أجهزة استشعار النطاق بالموجات فوق الصوتية عبارة عن أجهزة استشعار تقوم بتحويل الإشارات بالموجات فوق الصوتية إلى إشارات طاقة أخرى (عادةً ما تكون إشارات كهربائية). الموجات فوق الصوتية هي موجة ميكانيكية مع تردد الاهتزاز أعلى من 20 كيلو هرتز. لديها خصائص التردد العالي ، وطول الموجة القصير ، وظاهرة الحيود الصغيرة ، وخاصة الاتجاهية الجيدة ، ويمكن أن تكون شعاع وانتشار الاتجاه. الموجات فوق الصوتية لديها قدرة كبيرة لاختراق السوائل والمواد الصلبة ، وخاصة في المواد الصلبة التي هي غير شفافة لأشعة الشمس. سوف تنتج الموجات فوق الصوتية التي تواجه الشوائب أو الواجهات انعكاسات كبيرة لتشكيل أصداء انعكاس ، ويمكن لمس الكائنات المتحركة أن ينتج عنها تأثير دوبلر. تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في الصناعة والدفاع الوطني والطيد الحيوي ، إلخ.

الجهاز الذي ينجز هذه الوظيفة هو مستشعر بالموجات فوق الصوتية ، ويسمى تقليديًا محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية ، أو مسبار الموجات فوق الصوتية.

مؤشرات الأداء الرئيسية لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

جوهر مسبار الموجات فوق الصوتية هو شريحة كهروضوئية في سترة بلاستيكية أو معدنية. قد يكون هناك أنواع كثيرة من المواد التي تشكل الرقاقة. يختلف حجم الرقاقة ، مثل القطر والسمك أيضًا ، وبالتالي فإن أداء كل مسبار مختلف ، يجب أن نفهم أدائه قبل الاستخدام. تشمل مؤشرات الأداء الرئيسية لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:

    (1) تردد العمل. تردد التشغيل هو تردد الرنين للرقاقة الكهروإجهادية. عندما يكون تواتر جهد التيار المتردد المطبق عليه يساوي تواتر الرنين في الشريحة ، تكون طاقة الخرج هي الأكبر والحساسية هي أيضًا الأعلى.

    (2) درجة حرارة العمل. نظرًا لأن نقطة المواد الكهروضوئية بشكل عام مرتفعة نسبيًا ، خاصةً عندما يستخدم التحقيق بالموجات فوق الصوتية للتشخيص طاقة أقل ، تكون درجة حرارة العمل منخفضة نسبيًا ، ويمكن أن تعمل لفترة طويلة دون فشل. تحقيقات الموجات فوق الصوتية الطبية لها درجات حرارة عالية نسبيا وتتطلب معدات تبريد منفصلة.

    (3) الحساسية. يعتمد ذلك بشكل أساسي على رقاقة التصنيع نفسها. معامل الاقتران الكهروميكانيكي كبير والحساسية عالية ؛ خلاف ذلك ، فإن الحساسية منخفضة.

هيكل ومبدأ العمل

    عندما يتم تطبيق الجهد على السيراميك الكهروضوئي ، سيحدث التشوه الميكانيكي مع تغييرات في الجهد والتردد. من ناحية أخرى ، عندما يتم تهتز السيراميك الكهروإجهادي ، يتم إنشاء رسوم. باستخدام هذا المبدأ ، عندما يتم تطبيق إشارة كهربائية على هزاز يتكون من سيراميك كهروإجهادي أو سيراميك كهروإجهادي وورقة معدنية ، وعنصر بيمورف يسمى ، تنبعث من الأمواج بالموجات فوق الصوتية بسبب اهتزاز الانحناء. على العكس ، عندما يتم تطبيق الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية على عنصر بيمورف ، يتم إنشاء إشارة كهربائية. استنادًا إلى الآثار المذكورة أعلاه ، يمكن استخدام السيراميك الكهروضوئي كمستشعرات بالموجات فوق الصوتية.

    مثل مستشعر الموجات فوق الصوتية ، يتم تثبيت الهزاز المركب بمرونة على القاعدة. الهزاز المركب هو مزيج من الرنان واهتزاز عنصر كهروضوئي بيمورف يتكون من ورقة معدنية وورقة سيراميك كهروضوئية. الرنان في شكل البوق ، والغرض من ذلك هو إشعاع الموجات فوق الصوتية المولدة بشكل فعال بسبب الاهتزاز ، وتركيز الموجات فوق الصوتية بشكل فعال في الجزء المركزي من الهزاز.

    مزايا مستشعر النطاق بالموجات فوق الصوتية: الدقة الطولية عالية ، ويمكن أن تحدد كائنات الانعكاس الشفافة والشفافة والمنتشرة ؛ مناسبة بشكل خاص لقياس عدم الاتصال في الظروف الداكنة والرطبة وغيرها من الظروف القاسية ؛ استنادًا إلى نظام استشعار المستشعر بالموجات فوق الصوتية ، من السهل تحقيق التصغير والتكامل.