Jak fungují ultrazvukové senzory?

Ultrazvukové senzory jsou zařízení, která převádějí ultrazvukové signály na jiné energetické signály (obvykle elektrické signály) pro měření vzdálenosti od senzoru k cílovému objektu.Ultrazvuková vlna je mechanická vlna s frekvencí vibrací vyšší než 20 kHz a má vlastnosti vysoké frekvence, krátké vlnové délky, malého difrakčního jevu, zejména dobré směrovosti, která se může stát paprsky a šířit se směrově.

Ultrazvukový senzor lze použít jako ultrazvukový senzor vzdálenosti k měření vzdálenosti cílového objektu, detekci přítomnosti i pohybu objektu přivedením elektrických signálů na 40kHz keramický převodník (vysílač) pro přenos ultrazvukových vln a přeměnu odražený zvuk do elektrických signálů (viz obrázek).

Dvojice ultrazvukových senzorů se skládá z vysílače a přijímače, které jsou k dispozici jako samostatné jednotky nebo zapuštěné dohromady jako jedna jednotka.Níže uvedený obrázek ukazuje ultrazvukový vysílač a přijímač Manorshi 40KHz. (Více informací naleznete na webových stránkách Manorshi: www.manorshi.com )

Práce ultrazvukových senzorů

Ultrazvukový vysílač využívá piezokeramický krystal připevněný kónickým plechem.Když je na piezokeramiku přivedeno elektrické napětí, vibruje s nepřetržitým roztahováním a smršťováním.V důsledku toho se podle vlastnosti piezoelektrického materiálu generují ultrazvukové vlny, které se šíří přímo kvůli kuželovitému tvaru rezonátoru.

Ultrazvukové přijímače fungují na přesně opačném konceptu.Při dopadu ultrazvukové vlny přes rezonátor se připojený vibrátor (kovová deska) rozvibruje.Přilepením vibrací piezoelektrického keramického kotouče k vibrátoru se generuje proud podle charakteristik piezoelektrického keramického materiálu.Tento proud je dále odebírán ze dvou externích vodičů.

Stručně řečeno, ultrazvukové senzory mohou jak vysílat, tak přijímat ultrazvukové vlny.Při přenosu ultrazvukových vln přeměňuje elektrickou energii na ultrazvukové vlny;při příjmu ozvěn převádí chvění ultrazvukových vln na elektrické signály, proto se nazývá 'ultrazvukový měnič'.

Výkonové charakteristiky ultrazvukových snímačů

Vzhledem ke strukturálním charakteristikám kruhového piezoelektrického plátku mají emitované ultrazvukové vlny určitou směrovost a průřez paprsku je podobný elipse, takže rozsah detekce je omezený.Detekční úhel horizontální roviny je 120 stupňů a detekční úhel vertikální roviny je 60 stupňů.

Vlastnosti ultrazvukových senzorů

1. Jednoduchá struktura a pohodlná výroba;

2. nejsou snadno ovlivňovány okolními elektromagnetickými poli;

3. Ultrazvuk není citlivý na světlo a barvu a lze jej použít k identifikaci průhledných a špatně odrážejících předmětů.