Ultralydssensorer er enheder, der konverterer ultralydssignaler til andre energisignaler (normalt elektriske signaler) for at måle afstanden fra sensoren til målobjektet. Ultralydsbølge er en mekanisk bølge med en vibrationsfrekvens højere end 20KHz, og den har karakteristika af højfrekvent, kort bølgelængde, lille diffraktionsfænomen, især god retningsbestemmelse, som kan blive til stråler og forplante sig retningsbestemt.
Ultralydssensor kan bruges som ultralydsafstandssensor til at måle afstanden af et målobjekt, detektere tilstedeværelsen af såvel som bevægelsen af objektet ved at anvende de elektriske signaler til den 40khz keramiske transducer (sender) for at transmittere ultralydsbølger og konvertere den reflekterede lyd til elektriske signaler (se billedet).
Et par ultralydssensorer er sammensat af en sender og modtager, der er tilgængelige som separate enheder eller indlejret sammen som en enkelt enhed. Billedet nedenfor viser Manorshi 40KHz ultralydssender og -modtager.(Du kan finde mere information på Manorshis hjemmeside: www.manorshi.com )
Arbejde med ultralydssensorer
Ultralydssenderen bruger en piezokeramisk krystal fastgjort med en konisk metalplade. Når en elektrisk spænding påføres piezokeramikken, vibrerer den med kontinuerlig udvidelse og sammentrækning. Som et resultat, ifølge egenskaben ved piezoelektrisk materiale, genereres ultralydsbølger, som forplanter sig lige på grund af resonatorens koniske form.
Ultralydsmodtagere arbejder på det stik modsatte koncept. Når ultralydsbølgen rammer gennem resonatoren, vibrerer den tilsluttede vibrator (metalplade). Ved at klæbe vibrationen fra den piezoelektriske keramiske skive til vibratoren, genereres en strøm i overensstemmelse med det piezoelektriske keramiske materiales egenskaber. Denne strøm tages yderligere fra de to eksterne ledninger.
Kort sagt kan ultralydssensorer både sende og modtage ultralydsbølger. Når den transmitterer ultralydsbølger, omdanner den elektrisk energi til ultralydsbølger; når den modtager ekko, konverterer den vibrationen fra ultralydsbølger til elektriske signaler, så den kaldes 'ultralydstransducer'.
Ydeevneegenskaber for ultralydssensorer
På grund af den cirkulære piezoelektriske wafers strukturelle karakteristika har de udsendte ultralydsbølger en vis retningsbestemmelse, og strålens tværsnit ligner en ellipse, så detektionsområdet er begrænset. Detektionsvinklen for det vandrette plan er 120 grader, og detektionsvinklen for det lodrette plan er 60 grader.
Funktioner af ultralydssensorer
1. Enkel struktur og bekvem fremstilling;
2. Ikke let forstyrres af miljømæssige elektromagnetiske felter;
3. Ultralyd er ikke følsomt over for lys og farve og kan bruges til at identificere gennemsigtige og dårligt reflekterende objekter.