Kuidas ultraheliandurid töötavad?

Ultraheliandurid on seadmed, mis muudavad ultrahelisignaalid muudeks energiasignaalideks (tavaliselt elektrilisteks signaalideks), et mõõta kaugust andurist sihtobjektini. Ultraheli laine on mehaaniline laine, mille vibratsioonisagedus on kõrgem kui 20 kHz ja millel on kõrge sageduse, lühikese lainepikkuse, väikese difraktsiooninähtuse omadused, eriti hea suunatavus, mis võib muutuda kiirteks ja levida suunas.

Ultraheliandurit saab kasutada ultraheli kaugusandurina sihtobjekti kauguse mõõtmiseks, objekti olemasolu ja liikumise tuvastamiseks, rakendades elektrilisi signaale 40 khz keraamilisele muundurile (saatjale), et edastada ultrahelilaineid ja muuta peegeldunud heli elektrilisteks signaalideks (vt pilti).

Ultrahelianduri paar koosneb saatjast ja vastuvõtjast, mis on saadaval eraldi üksustena või koos ühe üksusena. Alloleval pildil on Manorshi 40KHz ultrahelisaatja ja vastuvõtja. (Lisateavet leiate Manorshi veebisaidilt: www.manorshi.com )

Ultraheli andurite töö

Ultrahelisaatja kasutab piesokeraamilist kristalli, mis on kinnitatud koonilise metalllehega. Kui piesokeraamikale rakendatakse elektrilist pinget, vibreerib see pideva paisumise ja kokkutõmbumisega. Selle tulemusena genereeritakse piesoelektrilise materjali omaduse kohaselt ultrahelilaineid, mis levivad otse resonaatori koonilise kuju tõttu.

 

Ultraheli vastuvõtjad töötavad täpselt vastupidisel kontseptsioonil. Kui ultrahelilaine lööb läbi resonaatori, vibreerib ühendatud vibraator (metallplaat). Kleepides piesoelektrilise keraamilise ketta vibratsiooni vibraatori külge, tekib vool vastavalt piesoelektrilise keraamilise materjali omadustele. See vool võetakse edasi kahest välisest juhtmest.

Lühidalt öeldes võivad ultraheliandurid nii ultrahelilaineid edastada kui ka vastu võtta. Ultrahelilainete edastamisel muudab see elektrienergia ultrahelilaineteks; kaja saades muundab see ultrahelilainete vibratsiooni elektrilisteks signaalideks, mistõttu nimetatakse seda 'ultrahelimuunduriks'.

Ultraheliandurite jõudlusnäitajad

Ringikujulise piesoelektrilise vahvli struktuuriomaduste tõttu on kiiratavatel ultrahelilainetel teatav suunatavus ja kiire ristlõige sarnaneb ellipsiga, seega on tuvastusulatus piiratud. Horisontaalse tasandi tuvastusnurk on 120 kraadi ja vertikaaltasandi tuvastusnurk 60 kraadi.

Ultraheli andurite omadused

1. Lihtne struktuur ja mugav tootmine;

2. ei ole kergesti häiritud keskkonna elektromagnetväljadega;

3. Ultraheli ei ole valgus- ja värvitundlik ning seda saab kasutada läbipaistvate ja halvasti peegeldavate objektide tuvastamiseks.