Αισθητήρας εμβέλειας υπερήχων

        Οι αισθητήρες υπερήχων είναι αισθητήρες που αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά των υπερήχων. Οι αισθητήρες εμβέλειας υπερήχων είναι αισθητήρες που μετατρέπουν τα υπερηχητικά σήματα σε άλλα ενεργειακά σήματα (συνήθως ηλεκτρικά σήματα). Ο υπέρηχος είναι ένα μηχανικό κύμα με συχνότητα δόνησης μεγαλύτερη από 20 kHz. Έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής συχνότητας, μικρού μήκους κύματος, φαινομένου μικρής περίθλασης, ιδιαίτερα καλής κατευθυντικότητας και μπορεί να είναι διάδοση ακτίνων και κατεύθυνσης. Ο υπέρηχος έχει μεγάλη ικανότητα να διεισδύει σε υγρά και στερεά, ειδικά σε στερεά που είναι αδιαφανή στο ηλιακό φως. Τα υπερηχητικά κύματα που συναντούν ακαθαρσίες ή διεπαφές θα παράγουν σημαντικές αντανακλάσεις για να σχηματίσουν ανακλώμενες ηχώ και το άγγιγμα κινούμενων αντικειμένων μπορεί να προκαλέσει φαινόμενο Doppler. Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, την εθνική άμυνα, τη βιοϊατρική κ.λπ.

Η συσκευή που επιτυγχάνει αυτή τη λειτουργία είναι ένας αισθητήρας υπερήχων, ο οποίος παραδοσιακά ονομάζεται μετατροπέας υπερήχων ή ανιχνευτής υπερήχων.

Οι κύριοι δείκτες απόδοσης των αισθητήρων υπερήχων

Ο πυρήνας ενός καθετήρα υπερήχων είναι ένα πιεζοηλεκτρικό τσιπ στο πλαστικό ή μεταλλικό περίβλημά του. Μπορεί να υπάρχουν πολλά είδη υλικών που αποτελούν τη γκοφρέτα. Το μέγεθος της γκοφρέτας, όπως η διάμετρος και το πάχος είναι επίσης διαφορετικά, επομένως η απόδοση κάθε καθετήρα είναι διαφορετική, πρέπει να κατανοήσουμε την απόδοσή του πριν από τη χρήση. Οι κύριοι δείκτες απόδοσης των αισθητήρων υπερήχων περιλαμβάνουν:

    (1) Συχνότητα εργασίας. Η συχνότητα λειτουργίας είναι η συχνότητα συντονισμού του πιεζοηλεκτρικού πλακιδίου. Όταν η συχνότητα της τάσης AC που εφαρμόζεται σε αυτό είναι ίση με τη συχνότητα συντονισμού του τσιπ, η ενέργεια εξόδου είναι η μεγαλύτερη και η ευαισθησία είναι επίσης η υψηλότερη.

    (2) Θερμοκρασία λειτουργίας. Δεδομένου ότι το σημείο Curie των πιεζοηλεκτρικών υλικών είναι γενικά σχετικά υψηλό, ειδικά όταν ο ανιχνευτής υπερήχων για διάγνωση χρησιμοποιεί λιγότερη ισχύ, η θερμοκρασία εργασίας είναι σχετικά χαμηλή και μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς βλάβη. Οι ιατρικοί ανιχνευτές υπερήχων έχουν σχετικά υψηλές θερμοκρασίες και απαιτούν ξεχωριστό εξοπλισμό ψύξης.

    (3) Ευαισθησία. Εξαρτάται κυρίως από την ίδια την γκοφρέτα κατασκευής. Ο συντελεστής ηλεκτρομηχανικής σύζευξης είναι μεγάλος και η ευαισθησία υψηλή. Διαφορετικά, η ευαισθησία είναι χαμηλή.

Δομή και αρχή λειτουργίας

    Όταν εφαρμόζεται τάση σε πιεζοηλεκτρικά κεραμικά, θα συμβεί μηχανική παραμόρφωση με αλλαγές στην τάση και τη συχνότητα. Από την άλλη πλευρά, όταν το πιεζοηλεκτρικό κεραμικό δονείται, δημιουργείται ένα φορτίο. Χρησιμοποιώντας αυτήν την αρχή, όταν ένα ηλεκτρικό σήμα εφαρμόζεται σε έναν δονητή που αποτελείται από δύο πιεζοηλεκτρικά κεραμικά ή ένα πιεζοηλεκτρικό κεραμικό και ένα μεταλλικό φύλλο, ένα λεγόμενο δίμορφο στοιχείο, εκπέμπονται υπερηχητικά κύματα λόγω της δόνησης κάμψης. Αντίθετα, όταν εφαρμόζεται δόνηση υπερήχων σε ένα δίμορφο στοιχείο, παράγεται ένα ηλεκτρικό σήμα. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα, τα πιεζοηλεκτρικά κεραμικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρες υπερήχων.

    Όπως ένας αισθητήρας υπερήχων, ένας σύνθετος δονητής στερεώνεται με ευελιξία στη βάση. Ο σύνθετος δονητής είναι ένας συνδυασμός αντηχείου και δονητή δίμορφου πιεζοηλεκτρικού στοιχείου που αποτελείται από ένα μεταλλικό φύλλο και ένα πιεζοηλεκτρικό κεραμικό φύλλο. Το αντηχείο έχει σχήμα τρομπέτας, ο σκοπός είναι να ακτινοβολεί αποτελεσματικά τα υπερηχητικά κύματα που δημιουργούνται λόγω δόνησης και να συγκεντρώνει αποτελεσματικά τα υπερηχητικά κύματα στο κεντρικό τμήμα του δονητή.

    Τα πλεονεκτήματα του αισθητήρα εμβέλειας υπερήχων: η διαμήκης ανάλυση είναι υψηλή και μπορεί να αναγνωρίσει διαφανή, ημιδιαφανή και διάχυτα αντικείμενα ανάκλασης. ιδιαίτερα κατάλληλο για μετρήσεις χωρίς επαφή σε σκοτεινό, υγρό και άλλες σκληρές συνθήκες. με βάση το σύστημα ανίχνευσης αισθητήρων υπερήχων Είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί η σμίκρυνση και η ενσωμάτωση.