سنسورهای اولتراسونیک چگونه کار می کنند؟

سنسورهای اولتراسونیک دستگاه‌هایی هستند که سیگنال‌های اولتراسونیک را به سیگنال‌های انرژی دیگر (معمولاً سیگنال‌های الکتریکی) تبدیل می‌کنند تا فاصله سنسور تا جسم مورد نظر را اندازه‌گیری کنند. موج اولتراسونیک یک موج مکانیکی با فرکانس ارتعاش بالاتر از 20 کیلوهرتز است و دارای ویژگی های فرکانس بالا، طول موج کوتاه، پدیده پراش کوچک، به ویژه جهت دهی خوب است که می تواند به پرتو تبدیل شود و به صورت جهت دار منتشر شود.

سنسور اولتراسونیک را می توان به عنوان سنسور فاصله اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله یک جسم هدف، تشخیص حضور و همچنین حرکت جسم با اعمال سیگنال های الکتریکی روی مبدل سرامیکی (فرستنده) 40 کیلو هرتز برای انتقال امواج مافوق صوت و تبدیل صدای منعکس شده به سیگنال های الکتریکی استفاده کرد (به تصویر مراجعه کنید).

یک جفت حسگر اولتراسونیک از یک فرستنده و گیرنده تشکیل شده است که به صورت واحدهای مجزا در دسترس هستند یا به صورت واحد در کنار هم تعبیه شده اند. تصویر زیر فرستنده و گیرنده اولتراسونیک Manorshi 40KHz را نشان می دهد.(اطلاعات بیشتر را می توانید در سایت Manorshi مشاهده کنید www.manorshi.com )

کار با سنسورهای اولتراسونیک

فرستنده اولتراسونیک از یک کریستال پیزوسرامیک متصل به ورق فلزی مخروطی استفاده می کند. هنگامی که یک ولتاژ الکتریکی به پیزوسرامیک اعمال می شود، با انبساط و انقباض مداوم می لرزد. در نتیجه، بر اساس خاصیت مواد پیزوالکتریک، امواج اولتراسونیک تولید می شود که به دلیل شکل مخروطی تشدید کننده، مستقیماً منتشر می شود.

 

گیرنده های اولتراسونیک دقیقاً بر روی مفهوم مخالف کار می کنند. هنگامی که موج اولتراسونیک از طریق تشدید کننده برخورد می کند، ویبراتور متصل (صفحه فلزی) می لرزد. با چسباندن ارتعاش دیسک سرامیکی پیزوالکتریک به ویبراتور، جریانی با توجه به ویژگی های مواد سرامیکی پیزوالکتریک ایجاد می شود. این جریان بیشتر از دو لید خارجی گرفته می شود.

به طور خلاصه، سنسورهای اولتراسونیک هم می توانند امواج اولتراسونیک را ارسال و هم دریافت کنند. هنگام انتقال امواج اولتراسونیک، انرژی الکتریکی را به امواج اولتراسونیک تبدیل می کند. هنگام دریافت پژواک، ارتعاش امواج مافوق صوت را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند، بنابراین به آن 'مبدل اولتراسونیک' می گویند.

ویژگی های عملکرد سنسورهای اولتراسونیک

با توجه به ویژگی‌های ساختاری ویفر پیزوالکتریک دایره‌ای، امواج اولتراسونیک ساطع شده دارای جهت مشخصی هستند و سطح مقطع پرتو شبیه به بیضی است، بنابراین محدوده تشخیص محدود است. زاویه تشخیص صفحه افقی 120 درجه و زاویه تشخیص صفحه عمودی 60 درجه است.

ویژگی های سنسور اولتراسونیک

1. ساختار ساده و ساخت راحت؛

2. به راحتی توسط میدان های الکترومغناطیسی محیطی تداخل پیدا نمی کند.

3. سونوگرافی به نور و رنگ حساس نیست و می توان از آن برای شناسایی اجسام شفاف و با بازتاب ضعیف استفاده کرد.