Vaatamised: 87 Autor: saidi toimetaja Avaldamisaeg: 2020-04-14 Päritolu: Sait
Ultraheliandurid on ultraheli omaduste põhjal välja töötatud andurid. Ultraheli kauguse andurid on andurid, mis muudavad ultraheli signaalid muudeks energiasignaalideks (tavaliselt elektrilisteks signaalideks). Ultraheli on mehaaniline laine, mille vibratsioonisagedus on kõrgem kui 20 kHz. Sellel on kõrge sageduse, lühikese lainepikkuse, väikese difraktsiooninähtuse, eriti hea suunatavuse omadused ning see võib olla kiir- ja suunaline levik. Ultrahelil on suurepärane võime tungida läbi vedelike ja tahkete ainete, eriti päikesevalguse suhtes läbipaistmatu tahke aine. Lisandite või liidestega kokku puutuvad ultrahelilained tekitavad olulisi peegeldusi, moodustades peegeldunud kaja, ning liikuvate objektide puudutamine võib tekitada Doppleri efekti. Ultraheliandureid kasutatakse laialdaselt tööstuses, riigikaitses, biomeditsiinis jne.
Seade, mis seda funktsiooni täidab, on ultraheliandur, mida traditsiooniliselt nimetatakse ultrahelimuunduriks või ultrahelisondiks.
| Kesksagedus | 40±1,0 KHz |
| Edastamise helirõhu tase | 100 dB min. |
| Tundlikkuse vastuvõtmine | -72dB min. |
| Kajatundlikkus | ≥230mV |
| Helin (ms) | 1,2 max |
| Mahtuvus juures | 1Khz±20% 2400pF |
| Maksimaalne sõidupinge (jätkub) | 20 Vrms |
| Kogu valgusvihu nurk | -6dB 47° tüüpiline |
| Lagunemise aeg | ≤1,2 ms |
| Töötemperatuur | -30 ～+80 ℃ |
| Säilitustemperatuur | -30 ～+80 ℃ |
Ultraheli sondi südamik on piesoelektriline kiip selle plastikust või metallist ümbrises. Vahvli koostises võib olla palju erinevaid materjale. Vahvli suurus, näiteks läbimõõt ja paksus, on samuti erinevad, nii et iga sondi jõudlus on erinev, enne kasutamist peame mõistma selle toimivust. Ultraheliandurite peamised jõudlusnäitajad on järgmised:
(1) Töösagedus. Töösagedus on piesoelektrilise vahvli resonantssagedus. Kui sellele rakendatava vahelduvpinge sagedus on võrdne kiibi resonantssagedusega, on väljundenergia suurim ja ka tundlikkus suurim.
(2) Töötemperatuur. Kuna piesoelektriliste materjalide Curie punkt on üldiselt suhteliselt kõrge, eriti kui diagnoosimiseks mõeldud ultrahelisond kasutab vähem energiat, on töötemperatuur suhteliselt madal ja see võib töötada pikka aega ilma tõrgeteta. Meditsiinilistel ultrahelisondidel on suhteliselt kõrge temperatuur ja need nõuavad eraldi külmutusseadmeid.
(3) Tundlikkus. See sõltub peamiselt vahvli valmistamisest endast. Elektromehaaniline sidestuskoefitsient on suur ja tundlikkus kõrge; vastasel juhul on tundlikkus madal.
Kui piesoelektrilisele keraamikale rakendatakse pinget, tekib pinge ja sageduse muutumisel mehaaniline deformatsioon. Teisest küljest, kui piesoelektrilist keraamikat vibreerida, tekib laeng. Seda põhimõtet kasutades, kui kahest piesoelektrilisest keraamikast või piesoelektrilisest keraamikast ja metalllehest, nn bimorfsest elemendist, koosnevale vibraatorile suunatakse elektrisignaal, kiirguvad painutusvibratsiooni tõttu ultrahelilained. Ja vastupidi, kui bimorfsele elemendile rakendatakse ultrahelivibratsiooni, genereeritakse elektriline signaal. Ülaltoodud efektide põhjal saab piesoelektrilist keraamikat kasutada ultrahelianduritena.
Nagu ultraheliandur, on ka liitvibraator aluse külge paindlikult kinnitatud. Komposiitvibraator on kombinatsioon resonaatorist ja bimorfsest piesoelektrilise elemendi vibraatorist, mis koosneb metalllehest ja piesoelektrilisest keraamilisest lehest. Resonaator on trompeti kujuline, eesmärk on efektiivselt kiirata vibratsioonist tekkivaid ultrahelilaineid ning kontsentreerida efektiivselt ultrahelilaineid vibraatori keskossa.
Ultraheli kaugusanduri eelised: pikisuunaline eraldusvõime on kõrge ja see suudab tuvastada läbipaistvaid, poolläbipaistvaid ja hajuvaid peegeldusobjekte; eriti sobiv mittekontaktseks mõõtmiseks pimedas, niiskes ja muudes karmides tingimustes; põhineb ultrahelianduri sensorsüsteemil. Miniaturiseerimist ja integreerimist on lihtne teostada.
