اصل اولتراسونیک

Ultrasonic Ranging یک فناوری است که از امواج صوتی برای تعیین فاصله بین دو شی استفاده می کند. این کشور به یک ابزار اساسی در صنایع مختلف از جمله خودرو ، مراقبت های بهداشتی و روباتیک تبدیل شده است. هدف از این مقاله ارائه توضیحی جامع در مورد اصل اولتراسونیک و کاربردهای آن است.

اولتراسونیک چیست؟

Ultrasonic Ranging تکنیکی است که از امواج صوتی با فرکانس بالا برای تعیین فاصله بین دو شی استفاده می کند. این کار با انتقال یک موج اولتراسونیک از مبدل و اندازه گیری زمان لازم برای موج پس از اصابت یک شیء انجام می شود. زمان بازگشت موج برای محاسبه فاصله بین مبدل و جسم استفاده می شود. انواع مختلفی از سنسورهای اولتراسونیک ، از جمله سنسورهای مبدل تک و سنسورهای مبدل دوگانه وجود دارد.

اصل کار از اولتراسونیک مختلف

اصل اعطای اولتراسونیک مبتنی بر فیزیک امواج صوتی است. هنگامی که یک موج اولتراسونیک از یک مبدل منتقل می شود ، از طریق هوا حرکت می کند و به یک شی می رسد. موج سپس به مبدل باز می گردد و زمان بازگشت موج طول می کشد. این زمان برای محاسبه فاصله بین مبدل و شی استفاده می شود.

مبدل نقش مهمی در اعم از اولتراسونیک دارد. این مسئول انتقال و دریافت موج اولتراسونیک است. مبدل سیگنال های الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی تبدیل می کند ، که سپس به عنوان امواج اولتراسونیک منتقل می شوند. هنگامی که موج به یک جسم برخورد می کند و به عقب می رود ، مبدل موج را دریافت می کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

مزایا و محدودیت های مختلف اولتراسونیک

Ultrasonic Ranging نسبت به سایر فن آوری های مختلف دارای چندین مزیت است. این بدون تماس است ، به این معنی که می توان از آن برای اندازه گیری فاصله بین اشیاء بدون لمس جسمی استفاده کرد. همچنین دقیق است و اندازه گیری های دقیقی را حتی در مسافت های طولانی ارائه می دهد.

با این حال ، اعطای اولتراسونیک نیز محدودیت هایی دارد. تحت تأثیر عوامل محیطی مانند دما ، فشار هوا و رطوبت قرار می گیرد. همچنین نمی تواند به اشیاء جامد نفوذ کند ، به این معنی که نمی تواند فاصله را به یک شیء که در پشت شیء دیگر است اندازه گیری کند. این می تواند سودمندی آن را در برنامه های خاص محدود کند.

در مقایسه با سایر فن آوری های مختلف ، مانند لیزر اعم از اعم از مادون قرمز و مادون قرمز ، اعم از اولتراسونیک نسبتاً ارزان و آسان برای اجرای آن است. این امر آن را به یک انتخاب محبوب برای طیف گسترده ای از برنامه ها تبدیل می کند.

کاربردهای سونوگرافی

سونوگرافی در صنایع مختلفی از جمله خودرو ، مراقبت های بهداشتی و روباتیک استفاده می شود. در صنعت خودرو ، از اولتراسونیک برای اندازه گیری مسافت و تشخیص مانع در وسایل نقلیه استفاده می شود. این امر به وسایل نقلیه اجازه می دهد تا از برخورد و با خیال راحت از پارک جلوگیری کنند.

در صنعت مراقبت های بهداشتی ، از اولتراسونیک برای تصویربرداری غیر تهاجمی و اندازه گیری فاصله بین اندام های داخلی استفاده می شود. این امر به متخصصان پزشکی اجازه می دهد تا بدون نیاز به روشهای تهاجمی ، بیماران را تشخیص داده و درمان کنند.

در زمینه رباتیک ، از اولتراسونیک برای ناوبری و جلوگیری از مانع استفاده می شود. روبات های مجهز به سنسورهای اولتراسونیک می توانند در محیط های پیچیده حرکت کنند و از موانع خودداری کنند و آنها را مؤثرتر و کارآمدتر می کنند.

آینده اولتراسونیک

زمینه از سونوگرافی به سرعت در حال تحول است و پیشرفت های جدیدی در تمام مدت انجام می شود. در آینده ، این احتمال وجود دارد که اعطای اولتراسونیک در صنایع و برنامه های بیشتری ادغام شود.

یکی از کاربردهای احتمالی آینده در مورد اولتراسونیک در زمینه وسایل نقلیه خودمختار است. وسایل نقلیه خودمختار برای حرکت ایمن به سیستم های اندازه گیری مسافت بسیار دقیق و قابل اعتماد نیاز دارند. Ultrasonic Ranging می تواند نقش مهمی در این امر داشته باشد ، و اندازه گیری مسافت لازم را فراهم می کند تا وسایل نقلیه خودمختار بتوانند با خیال راحت کار کنند.

یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سونوگرافی در زمینه اتوماسیون صنعتی است. با افزایش تقاضا برای سیستم های اتوماسیون کارآمد و مقرون به صرفه ، اعطای اولتراسونیک می تواند نقش مهمی در ارائه اندازه گیری های دقیق و قابل اعتماد برای روبات های صنعتی داشته باشد.

پایان

در نتیجه ، Ultrasonic Ranging یک فناوری است که از امواج صوتی با فرکانس بالا برای تعیین فاصله بین دو شی استفاده می کند. این کشور به یک ابزار اساسی در صنایع مختلف از جمله خودرو ، مراقبت های بهداشتی و روباتیک تبدیل شده است. اصل اعطای اولتراسونیک مبتنی بر فیزیک امواج صوتی است و از طریق استفاده از مبدل های اولتراسونیک امکان پذیر است. در حالی که Ultrasonic Ranging محدودیت هایی دارد ، همچنین دارای چندین مزیت است که آن را به یک انتخاب محبوب برای طیف گسترده ای از برنامه ها تبدیل می کند. آینده Ultrasonic با پیشرفت های جدید و کاربردهای بالقوه در افق روشن به نظر می رسد.

فرکانس موج صوتی که گوشهای انسان می توانند بشنوند 20 هرتز 20 کیلو هرتز است. هنگامی که فرکانس بالاتر از 20kHz است ، گوش انسان نمی تواند آن را بشنود. بنابراین ، ما موج صدا را با فرکانس بالاتر از 20kHz 'موج اولتراسونیک' می نامیم.

سونوگرافی از جهت گیری قوی برخوردار است و مسافت طولانی را در هوا طی می کند. هنگام مواجهه با موانع منعکس می شود. بنابراین ، مردم اغلب برای اندازه گیری فاصله از موج اولتراسونیک استفاده می کنند.

متداول ترین روش اندازه گیری فاصله اولتراسونیک روش تشخیص اکو است. فرستنده اولتراسونیک امواج اولتراسونیک را در یک جهت خاص منتشر می کند. همزمان با انتشار ، تایمر زمان بندی را شروع می کند. گیرنده اولتراسونیک هنگام دریافت امواج اولتراسونیک منعکس شده ، زمان را بلافاصله متوقف می کند. سرعت انتشار امواج اولتراسونیک در هوا 340 متر در ثانیه است. با توجه به زمان ثبت شده توسط تایمر ، می توان فاصله از نقطه انتشار تا سطح مانع را محاسبه کرد.

شاخص های اصلی عملکرد سنسورهای اولتراسونیک عبارتند از:

(1) فرکانس کار. فرکانس کار فرکانس رزونانس تراشه پیزو الکتریک است. هنگامی که فرکانس ولتاژ AC اعمال شده در دو انتهای آن برابر با فرکانس رزونانس تراشه باشد ، انرژی خروجی بزرگترین و حساسیت نیز بالاترین است.

(2) دمای کار. از آنجا که نقطه فاصله مواد پیزوالکتریک به طور کلی نسبتاً زیاد است ، به خصوص پروب اولتراسونیک برای تشخیص از یک قدرت کوچک استفاده می کند ، بنابراین دمای کار نسبتاً کم است و می تواند برای مدت طولانی و بدون خرابی کار کند. دمای پروب اولتراسونیک مورد استفاده در درمان پزشکی نسبتاً زیاد است و یک دستگاه خنک کننده جداگانه مورد نیاز است.

(3) حساسیت. این عمدتا به خود تراشه تولید بستگی دارد ، ضریب اتصال الکترومکانیکی بزرگ است و حساسیت آن زیاد است.

با پیشرفت سریع علم و فناوری ، یافتن کاربرد سنسورهای اولتراسونیک برای ما دشوار نیست. به عنوان مثال ، رادار معکوس از امواج اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله استفاده می کند ، تا عملکرد پارکینگ و جلوگیری از مانع را تحقق بخشد. مهندس Manorshi سه سنسور اولتراسونیک MSW-A1458H09TR ، MSW-A1440H09TR و MSW-A1840H12TR را توصیه می کند. آنها از ثبات ، حساسیت بالا و دقت بالایی برخوردار هستند و از طرف بازار مورد استقبال خوبی قرار گرفته است.