Ultraääniantureiden edut ja haitat

Ultraääniantureilla on korkea mittaustarkkuus, vakaa toiminta ja lämpötilan kompensointi. Niitä käytetään laajalti valmistuksessa, teho-, metallurgisesti mitatuissa rakennusmateriaaleissa, kemikaaleissa, elintarvikkeissa, autoissa, varastoinnissa, laivoissa, laivoissa, tekstiileissä, kuljetuksissa, etsinnässä, nesteen pinnankorkeudessa, pinnan tasovalvonnassa, avoimen ojan virtauksen havaitsemisessa, robottitekniikassa, elintarviketeollisuudessa ja muilla teollisuudenaloilla voidaan mitata sekä nestemäisiä että kiinteitä materiaaleja.

Vaikka ultraääntä käytetään laajasti, kuten sanonta kuuluu, hyvä kulta ei riitä, kukaan ei ole täydellinen. Onko ultraääniantureilla aiemman ymmärryksesi ja kokemuksesi perusteella ultraääniantureiden etuja ja haittoja, vaikuttavatko nämä edut ja haitat elämäämme? Tämä on silloin, kun ymmärrämme ultraäänianturit syvällisesti, on kiinnitettävä huomiota. 

Ensinnäkin puhutaan ultraäänianturin toimintaperiaatteesta: ultraäänianturi on ultraääniaaltojen ominaisuuksien avulla kehitetty anturi. Ultraäänianturi koostuu pääasiassa pietsosähköisistä siruista, jotka voivat sekä lähettää että vastaanottaa ultraääniaaltoja. Pietsosähköinen ultraäänigeneraattori itse asiassa käyttää pietsosähköisen kiteen resonanssia toimiakseen. Siinä on kaksi pietsosähköistä sirua ja resonanssilevy. Kun sen napoihin kohdistetun pulssisignaalin taajuus on yhtä suuri kuin pietsosähköisen kiekon luonnollinen värähtelytaajuus, pietsosähköinen kiekko resonoi ja saa resonanssilevyn värähtelemään, mikä synnyttää ultraääniaaltoja. Kääntäen, jos jännitettä ei syötetä kahden elektrodin väliin, kun resonanssilevy vastaanottaa ultraääniaaltoja, se painaa pietsosähköistä kiekkoa värähtelemään ja muuttamaan mekaanisen energian sähköisiksi signaaleiksi. Tällä hetkellä siitä tulee ultraäänivastaanotin. Pienitehoisia ultraääniantureita käytetään useimmiten havaitsemiseen. Niillä on monia erilaisia ​​rakenteita, ja ne voidaan jakaa suoriin antureisiin (pitkittäisaallot), vinoihin antureihin (poikittaiset aallot), pinta-antureisiin (pinta-aallot), karitsan aaltokoettimiin (lammasaalto) ja kaksoisanturiin Yksi anturi heijastaa ja yksi anturi vastaanottaa.

Toiseksi ultraääniominaisuuksien käytöllä esineiden mittaamiseen on monia etuja. Tämä johtuu siitä, että ultraääniaalloilla on korkean taajuuden, lyhyen aallonpituuden ja pienen diffraktioilmiön ominaisuudet, erityisesti hyvä suuntaavuus, ja ne voivat olla säteen ja suunnan etenemistä. Ultraääniaalloilla on erinomainen kyky tunkeutua nesteisiin ja kiintoaineisiin, erityisesti läpinäkymättömissä auringon kiintoaineissa, jotka voivat tunkeutua kymmenien metrien syvyyteen. Ultraääniaallot, jotka kohtaavat epäpuhtauksia tai rajapintoja, tuottavat merkittäviä heijastuksia ja muodostavat heijastuksia kaikuiksi, ja liikkuvien esineiden koskettaminen voi tuottaa Doppler-ilmiön. Ultraääniominaisuuksien perusteella kehitettyjä antureita kutsutaan 'ultraääniantureiksi' ja niitä käytetään laajalti teollisuudessa, maanpuolustuksessa, biolääketieteessä jne.

Koska pietsosähköisen materiaalin Curie-piste on kuitenkin yleensä suhteellisen korkea, erityisesti diagnoosiin käytettävä ultraäänianturi käyttää pientä ultraäänianturia, työlämpötila on suhteellisen alhainen ja se voi toimia pitkään ilman vikaa. Lääketieteelliset ultraäänianturit ovat suhteellisen korkeita lämpötiloja ja vaativat erilliset jäähdytyslaitteet. Herkkyys riippuu pääasiassa itse kiekosta. Sähkömekaaninen kytkentäkerroin on suuri ja herkkyys korkea; muuten herkkyys on alhainen. Syitä on kolme:

1. Nykyisten ultraääniantureiden taajuus on suhteellisen kiinteä. Esimerkiksi 40 kHz:n anturia voidaan käyttää vain taajuudella 38-42 KHz. Muut taajuudet ovat samanlaisia. Tällä hetkellä antureita, joilla on laaja taajuusalue, tuskin nähdään, kuten 40KHz ~ 500KHz;

2. Käyttöjännite on suhteellisen korkea, yleensä välillä 100Vp-p ja 1500Vp-p. Monissa pienjännitelaitteissa tarvitaan pulssimuuntaja tehostamaan, mutta se tuo mukanaan myös monimutkaisia ​​ongelmia. Jos on anturi, jossa on 3 ~ 5 V pienjännitekäyttö (suurempi teho), se on parempi;

3. Herkkyyden tulisi olla suurempi.

Voidaan nähdä, että ultraäänianturi voi lähettää, vastaanottaa ja analysoida ääntä, jota ihmiskorvamme ei pysty havaitsemaan. Havaitsemisen kannalta ultraääniantureilla voidaan saavuttaa toimintoja, kuten ultraäänietäisyysmittaus ja ultraäänivirheiden havaitseminen, joita voidaan käyttää sukellusveneiden haaksirikoiden, vihollisen sukellusveneiden havaitsemiseen ja metallisten sisäisten vammojen näyttämiseen. Niitä voidaan soveltaa erilaisilla tekniikan aloilla, kuten teollisuudessa, maataloudessa, kevyessä teollisuudessa ja sairaanhoidossa, jotka liittyvät läheisesti elämäämme.