Vistas: 87 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2020-04-14 Origen: Sitio
Los sensores ultrasónicos son sensores desarrollados utilizando las características del ultrasonido. Los sensores de alcance ultrasónico son sensores que convierten señales ultrasónicas en otras señales de energía (generalmente señales eléctricas). El ultrasonido es una onda mecánica con una frecuencia de vibración superior a 20 kHz. Tiene las características de alta frecuencia, longitud de onda corta, pequeño fenómeno de difracción, especialmente buena directividad y puede ser propagación de rayos y direccional. El ultrasonido tiene una gran capacidad para penetrar líquidos y sólidos, especialmente en sólidos que son opacos a la luz solar. Las ondas ultrasónicas que encuentran impurezas o interfaces producirán reflejos significativos para formar ecos reflejados, y tocar objetos en movimiento puede producir el efecto Doppler. Los sensores ultrasónicos se utilizan ampliamente en la industria, la defensa nacional, la biomedicina, etc.
El dispositivo que cumple esta función es un sensor ultrasónico, que tradicionalmente se denomina transductor ultrasónico o sonda ultrasónica.
| Frecuencia central | 40±1,0 KHz |
| Nivel de presión sonora de transmisión | 100 dB mín. |
| Sensibilidad de recepción | -72 dB mín. |
| Sensibilidad al eco | ≥230mV |
| Sonando (ms) | 1,2 máx. |
| capacitancia en | 1Khz±20% 2400pF |
| Voltaje de conducción máx. (cont.) | 20 Vrms |
| Ángulo de haz total | -6dB 47° típico |
| Tiempo de decadencia | ≤1,2 ms |
| Temperatura de funcionamiento | -30～+80℃ |
| Temperatura de almacenamiento | -30～+80℃ |
El núcleo de una sonda de ultrasonido es un chip piezoeléctrico en su cubierta de plástico o metal. Puede haber muchos tipos de materiales que constituyan la oblea. El tamaño de la oblea, como el diámetro y el grosor, también son diferentes, por lo que el rendimiento de cada sonda es diferente, debemos entender su rendimiento antes de su uso. Los principales indicadores de rendimiento de los sensores ultrasónicos incluyen:
(1) Frecuencia de trabajo. La frecuencia de funcionamiento es la frecuencia de resonancia de la oblea piezoeléctrica. Cuando la frecuencia del voltaje de CA que se le aplica es igual a la frecuencia de resonancia del chip, la energía de salida es la mayor y la sensibilidad también es la más alta.
(2) Temperatura de trabajo. Dado que el punto Curie de los materiales piezoeléctricos es generalmente relativamente alto, especialmente cuando la sonda ultrasónica para diagnóstico utiliza menos energía, la temperatura de trabajo es relativamente baja y puede funcionar durante mucho tiempo sin fallar. Las sondas de ultrasonido médicas tienen temperaturas relativamente altas y requieren equipos de refrigeración separados.
(3) Sensibilidad. Depende principalmente de la propia oblea de fabricación. El coeficiente de acoplamiento electromecánico es grande y la sensibilidad es alta; de lo contrario, la sensibilidad es baja.
Cuando se aplica voltaje a cerámicas piezoeléctricas, se producirá deformación mecánica con cambios de voltaje y frecuencia. Por otro lado, cuando se hace vibrar la cerámica piezoeléctrica, se genera una carga. Utilizando este principio, cuando se aplica una señal eléctrica a un vibrador compuesto por dos cerámicas piezoeléctricas o una cerámica piezoeléctrica y una lámina de metal, el llamado elemento bimorfo, se emiten ondas ultrasónicas debido a la vibración de flexión. Por el contrario, cuando se aplica vibración ultrasónica a un elemento bimorfo, se genera una señal eléctrica. Basándose en los efectos anteriores, las cerámicas piezoeléctricas se pueden utilizar como sensores ultrasónicos.
Al igual que un sensor ultrasónico, un vibrador compuesto se fija de forma flexible en la base. El vibrador compuesto es una combinación de un resonador y un elemento vibrador piezoeléctrico bimorfo compuesto por una lámina de metal y una lámina de cerámica piezoeléctrica. El resonador tiene forma de trompeta, el propósito es irradiar efectivamente las ondas ultrasónicas generadas debido a la vibración y concentrar efectivamente las ondas ultrasónicas en la parte central del vibrador.
Las ventajas del sensor de alcance ultrasónico: la resolución longitudinal es alta y puede identificar objetos transparentes, translúcidos y de reflexión difusa; especialmente adecuado para mediciones sin contacto en condiciones oscuras, húmedas y otras condiciones adversas; Basado en el sistema de detección de sensores ultrasónicos, es fácil realizar la miniaturización e integración.
