Capteur de télémétrie à ultrasons

        Les capteurs à ultrasons sont des capteurs développés en utilisant les caractéristiques des ultrasons. Les capteurs de télémétrie à ultrasons sont des capteurs qui convertissent les signaux ultrasoniques en d'autres signaux énergétiques (généralement des signaux électriques). L'échographie est une onde mécanique dont la fréquence de vibration est supérieure à 20 kHz. Il présente les caractéristiques d'une haute fréquence, d'une longueur d'onde courte, d'un petit phénomène de diffraction, d'une directivité particulièrement bonne, et peut être une propagation de rayons et directionnelle. Les ultrasons ont une grande capacité à pénétrer les liquides et les solides, en particulier ceux qui sont opaques à la lumière du soleil. Les ondes ultrasoniques rencontrant des impuretés ou des interfaces produiront des réflexions importantes pour former des échos réfléchis, et toucher des objets en mouvement peut produire un effet Doppler. Les capteurs à ultrasons sont largement utilisés dans l’industrie, la défense nationale, la biomédecine, etc.

Le dispositif qui remplit cette fonction est un capteur à ultrasons, traditionnellement appelé transducteur à ultrasons, ou sonde à ultrasons.

Les principaux indicateurs de performance des capteurs à ultrasons

Le cœur d'une sonde à ultrasons est une puce piézoélectrique dans sa gaine en plastique ou en métal. Il peut y avoir de nombreux types de matériaux constituant la plaquette. La taille de la plaquette, telle que le diamètre et l'épaisseur, est également différente, donc les performances de chaque sonde sont différentes, nous devons comprendre ses performances avant utilisation. Les principaux indicateurs de performance des capteurs à ultrasons comprennent :

    (1) Fréquence de travail. La fréquence de fonctionnement est la fréquence de résonance de la plaquette piézoélectrique. Lorsque la fréquence de la tension alternative qui lui est appliquée est égale à la fréquence de résonance de la puce, l'énergie de sortie est la plus grande et la sensibilité est également la plus élevée.

    (2) Température de fonctionnement. Étant donné que le point de Curie des matériaux piézoélectriques est généralement relativement élevé, en particulier lorsque la sonde ultrasonique de diagnostic utilise moins d'énergie, la température de fonctionnement est relativement basse et elle peut fonctionner longtemps sans panne. Les sondes à ultrasons médicales ont des températures relativement élevées et nécessitent un équipement de réfrigération séparé.

    (3) Sensibilité. Cela dépend principalement de la plaquette de fabrication elle-même. Le coefficient de couplage électromécanique est grand et la sensibilité est élevée ; sinon, la sensibilité est faible.

Structure et principe de fonctionnement

    Lorsqu'une tension est appliquée aux céramiques piézoélectriques, une déformation mécanique se produit avec des changements de tension et de fréquence. En revanche, lorsque la céramique piézoélectrique vibre, une charge est générée. En utilisant ce principe, lorsqu'un signal électrique est appliqué à un vibrateur composé de deux céramiques piézoélectriques ou d'une céramique piézoélectrique et d'une feuille de métal, appelé élément bimorphe, des ondes ultrasonores sont émises en raison des vibrations de flexion. À l’inverse, lorsqu’une vibration ultrasonore est appliquée à un élément bimorphe, un signal électrique est généré. Sur la base des effets ci-dessus, les céramiques piézoélectriques peuvent être utilisées comme capteurs ultrasoniques.

    Comme un capteur à ultrasons, un vibrateur composé est fixé de manière flexible sur la base. Le vibrateur composite est une combinaison d'un résonateur et d'un vibrateur à élément piézoélectrique bimorphe composé d'une feuille métallique et d'une feuille de céramique piézoélectrique. Le résonateur a la forme d'une trompette, le but est de rayonner efficacement les ondes ultrasonores générées par les vibrations et de concentrer efficacement les ondes ultrasonores dans la partie centrale du vibrateur.

    Les avantages du capteur de télémétrie à ultrasons : la résolution longitudinale est élevée et il peut identifier des objets à réflexion transparente, translucide et diffuse ; particulièrement adapté à la mesure sans contact dans des conditions sombres, humides et autres conditions difficiles ; basé sur le système de détection de capteur à ultrasons, il est facile de réaliser la miniaturisation et l'intégration.