Ultraheli andurite eelised ja puudused

Ultraheli anduritel on kõrge mõõtmistäpsus, stabiilne töö ja temperatuuri kompenseerimine. Neid kasutatakse laialdaselt tootmises, elektrienergia, metallurgiliselt mõõdetud ehitusmaterjalide, kemikaalide, toidu, autode, laonduse, laevade, laevade, tekstiili, transpordi, uurimise, vedeliku taseme, taseme jälgimise, avatud kraavivoolu tuvastamise, robottehnoloogia, toiduainete töötlemise ja muudes tööstusharudes, mis võimaldavad mõõta nii vedelaid materjale kui ka tahkeid materjale.

Kuigi ultraheli kasutatakse laialdaselt, nagu öeldakse, ei piisa heast kullast, keegi pole täiuslik. Kas Teie varasemate arusaamade ja kogemuste põhjal ultrahelianduritest on ultrahelianduritel mingeid eeliseid ja puudusi, kas need eelised ja miinused mõjutavad meie elu teatud määral? See on siis, kui mõistame ultraheliandureid põhjalikult, tuleb tähelepanu pöörata. 

Kõigepealt räägime ultrahelianduri tööpõhimõttest: ultraheliandur on ultrahelilainete omadusi kasutades välja töötatud andur. Ultraheli sond koosneb peamiselt piesoelektrilistest kiipidest, mis võivad nii ultrahelilaineid edastada kui ka vastu võtta. Piesoelektriline ultraheligeneraator kasutab tegelikult töötamiseks piesoelektrilise kristalli resonantsi. Sellel on kaks piesoelektrilist kiipi ja resonantsplaat. Kui selle poolustele rakendatava impulsi signaali sagedus on võrdne piesoelektrilise vahvli loomuliku võnkesagedusega, resoneerib piesoelektriline vahvel ja paneb resonantsplaadi vibreerima, mis tekitab ultrahelilaineid. Vastupidiselt, kui kahe elektroodi vahel ei rakendata pinget, kui resonantsplaat võtab vastu ultrahelilaineid, vajutab see piesoelektrilist vahvlit vibreerima ja mehaanilise energia muundamiseks elektrilisteks signaalideks. Sel ajal muutub see ultraheli vastuvõtjaks. Tuvastamiseks kasutatakse enamasti väikese võimsusega ultrahelisonde. Neil on palju erinevaid struktuure ja neid saab jagada sirgeks sondiks (pikilained), kaldus sondideks (ristlained), pinnasondideks (pinnalained), lambalaine sondideks (lambalaine) ja kahesondideks Üks sond peegeldab ja üks sond võtab vastu.

Teiseks on ultrahelikarakteristikute kasutamisel objektide mõõtmiseks palju eeliseid. Selle põhjuseks on asjaolu, et ultrahelilainetel on kõrgsageduslikud, lühikese lainepikkused ja väikesed difraktsiooninähtused, eriti hea suunatavus ning need võivad olla kiir- ja suunalevi. Ultrahelilainetel on suurepärane võime läbida vedelikke ja tahkeid aineid, eriti läbipaistmatutes päikeselistes ainetes, mis võivad tungida kümnete meetrite sügavusele. Lisandite või liidestega kokku puutuvad ultrahelilained tekitavad olulisi peegeldusi ja moodustavad peegeldusi kajadeks ning liikuvate objektide puudutamine võib tekitada Doppleri efekti. Ultraheli omaduste põhjal välja töötatud andureid nimetatakse 'ultrahelianduriteks' ja neid kasutatakse laialdaselt tööstuses, riigikaitses, biomeditsiinis jne.

Kuna piesoelektrilise materjali Curie punkt on üldiselt suhteliselt kõrge, eriti diagnoosimiseks kasutatav ultraheliandur kasutab väikest ultraheliandurit, on töötemperatuur suhteliselt madal ja see võib töötada pikka aega ilma tõrgeteta. Meditsiinilistel ultrahelisondidel on suhteliselt kõrge temperatuur ja need nõuavad eraldi külmutusseadmeid. Tundlikkus sõltub peamiselt vahvlist endast. Elektromehaaniline sidestuskoefitsient on suur ja tundlikkus kõrge; vastasel juhul on tundlikkus madal. Põhjuseid on kolm:

1. Praeguste ultraheliandurite sagedus on suhteliselt fikseeritud. Näiteks 40KHz andurit saab kasutada ainult sagedusel 38-42KHz. Teised sagedused on sarnased. Praegu laia sagedusvahemikuga andureid peaaegu ei näe, näiteks 40KHz ~ 500KHz ;

2. Juhtpinge on suhteliselt kõrge, tavaliselt vahemikus 100 Vp-p kuni 1500 Vp-p. Paljudes madalpingeseadmetes on võimendamiseks vaja impulsstrafot, kuid see toob kaasa ka keerulisi probleeme. Kui on andur 3 ~ 5V madalpingeajamiga (suurem võimsus), on see parem;

3. Tundlikkus peaks olema suurem.

On näha, et ultraheliandur suudab väljastada, vastu võtta ja analüüsida heli, mida meie inimkõrv ei suuda tuvastada. Avastamise osas võib ultraheliandurite kasutamine saavutada selliseid funktsioone nagu ultraheli kauguse määramine ja ultrahelivigade tuvastamine, mida saab kasutada allveelaevade vrakkide, vaenlase allveelaevade tuvastamiseks ja metallist sisemiste vigastuste kuvamiseks. Neid saab rakendada erinevates tehnikavaldkondades nagu tööstus, põllumajandus, kergetööstus ja ravi, mis on meie eluga tihedalt seotud.