अल्ट्रासोनिक रेंज का सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक रेंजिंग एक ऐसी तकनीक है जो दो वस्तुओं के बीच की दूरी को निर्धारित करने के लिए ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है। यह मोटर वाहन, स्वास्थ्य सेवा और रोबोटिक्स सहित विभिन्न उद्योगों में एक आवश्यक उपकरण बन गया है। इस लेख का उद्देश्य अल्ट्रासोनिक रेंजिंग और इसके अनुप्रयोगों के सिद्धांत का एक व्यापक विवरण प्रदान करना है।

अल्ट्रासोनिक क्या है?

अल्ट्रासोनिक रेंजिंग एक ऐसी तकनीक है जो दो वस्तुओं के बीच की दूरी को निर्धारित करने के लिए उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है। यह एक ट्रांसड्यूसर से एक अल्ट्रासोनिक तरंग को प्रसारित करके काम करता है और किसी वस्तु को मारने के बाद लहर को वापस उछालने में लगने वाले समय को मापता है। लहर को लौटने में लगने वाले समय का उपयोग ट्रांसड्यूसर और ऑब्जेक्ट के बीच की दूरी की गणना करने के लिए किया जाता है। एकल ट्रांसड्यूसर सेंसर और दोहरे ट्रांसड्यूसर सेंसर सहित विभिन्न प्रकार के अल्ट्रासोनिक सेंसर हैं।

अल्ट्रासोनिक रेंज का कार्य सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक रेंज का सिद्धांत ध्वनि तरंगों की भौतिकी पर आधारित है। जब एक अल्ट्रासोनिक तरंग एक ट्रांसड्यूसर से प्रेषित की जाती है, तो यह हवा के माध्यम से यात्रा करता है और एक वस्तु तक पहुंचता है। तब लहर ट्रांसड्यूसर को वापस उछालती है, और लहर को लौटने में लगने वाला समय मापा जाता है। इस समय का उपयोग ट्रांसड्यूसर और ऑब्जेक्ट के बीच की दूरी की गणना करने के लिए किया जाता है।

ट्रांसड्यूसर अल्ट्रासोनिक रेंज में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह अल्ट्रासोनिक लहर को प्रसारित करने और प्राप्त करने दोनों के लिए जिम्मेदार है। ट्रांसड्यूसर विद्युत संकेतों को यांत्रिक कंपन में परिवर्तित करता है, जो तब अल्ट्रासोनिक तरंगों के रूप में प्रेषित होते हैं। जब लहर किसी वस्तु को हिट करती है और वापस उछालती है, तो ट्रांसड्यूसर तरंग प्राप्त करता है और इसे वापस एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।

अल्ट्रासोनिक के लाभ और सीमाएँ

अल्ट्रासोनिक रेंजिंग के अन्य प्रौद्योगिकियों पर कई फायदे हैं। यह गैर-संपर्क है, जिसका अर्थ है कि इसका उपयोग शारीरिक रूप से उन्हें छूने के बिना वस्तुओं के बीच की दूरी को मापने के लिए किया जा सकता है। यह भी सटीक है, लंबी दूरी पर भी सटीक माप प्रदान करता है।

हालांकि, अल्ट्रासोनिक की भी कुछ सीमाएँ हैं। यह पर्यावरणीय कारकों जैसे तापमान, वायु दबाव और आर्द्रता से प्रभावित होता है। यह ठोस वस्तुओं में भी प्रवेश नहीं कर सकता है, जिसका अर्थ है कि यह किसी अन्य वस्तु के पीछे की वस्तु की दूरी को माप नहीं सकता है। यह कुछ अनुप्रयोगों में इसकी उपयोगिता को सीमित कर सकता है।

अन्य तकनीकों की तुलना में, जैसे कि लेजर और अवरक्त, अल्ट्रासोनिक रेंज अपेक्षाकृत सस्ती और लागू करने में आसान है। यह अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बनाता है।

अल्ट्रासोनिक रेंज के अनुप्रयोग

ऑटोमोटिव, हेल्थकेयर और रोबोटिक्स सहित विभिन्न उद्योगों में अल्ट्रासोनिक रेंज का उपयोग किया जाता है। मोटर वाहन उद्योग में, वाहनों में दूरी माप और बाधा का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक रेंज का उपयोग किया जाता है। यह वाहनों को टकराव से बचने और सुरक्षित रूप से पार्क करने की अनुमति देता है।

हेल्थकेयर उद्योग में, अल्ट्रासोनिक रेंज का उपयोग गैर-आक्रामक इमेजिंग और आंतरिक अंगों के बीच की दूरी को मापने के लिए किया जाता है। यह चिकित्सा पेशेवरों को आक्रामक प्रक्रियाओं की आवश्यकता के बिना रोगियों का निदान और उपचार करने की अनुमति देता है।

रोबोटिक्स के क्षेत्र में, अल्ट्रासोनिक रेंज का उपयोग नेविगेशन और बाधा से बचने के लिए किया जाता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर से लैस रोबोट जटिल वातावरण को नेविगेट कर सकते हैं और बाधाओं से बच सकते हैं, जिससे वे अधिक प्रभावी और कुशल हो सकते हैं।

अल्ट्रासोनिक का भविष्य

अल्ट्रासोनिक रेंज का क्षेत्र तेजी से विकसित हो रहा है, जिसमें हर समय नई प्रगति की जा रही है। भविष्य में, यह संभावना है कि अल्ट्रासोनिक रेंजिंग को और भी अधिक उद्योगों और अनुप्रयोगों में एकीकृत किया जाएगा।

अल्ट्रासोनिक रेंज का एक संभावित भविष्य का अनुप्रयोग स्वायत्त वाहनों के क्षेत्र में है। स्वायत्त वाहनों को सुरक्षित रूप से नेविगेट करने के लिए अत्यधिक सटीक और विश्वसनीय दूरी माप प्रणाली की आवश्यकता होगी। अल्ट्रासोनिक रेंजिंग इसमें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है, जो स्वायत्त वाहनों को सुरक्षित रूप से संचालित करने की अनुमति देने के लिए आवश्यक दूरी माप प्रदान करता है।

अल्ट्रासोनिक रेंज का एक और संभावित अनुप्रयोग औद्योगिक स्वचालन के क्षेत्र में है। कुशल और लागत प्रभावी स्वचालन प्रणालियों की बढ़ती मांग के साथ, अल्ट्रासोनिक रेंजिंग औद्योगिक रोबोट के लिए सटीक और विश्वसनीय माप प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।

निष्कर्ष

अंत में, अल्ट्रासोनिक रेंजिंग एक ऐसी तकनीक है जो दो वस्तुओं के बीच की दूरी को निर्धारित करने के लिए उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है। यह मोटर वाहन, स्वास्थ्य सेवा और रोबोटिक्स सहित विभिन्न उद्योगों में एक आवश्यक उपकरण बन गया है। अल्ट्रासोनिक रेंज का सिद्धांत ध्वनि तरंगों की भौतिकी पर आधारित है और इसे अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के उपयोग के माध्यम से संभव बनाया गया है। जबकि अल्ट्रासोनिक रेंजिंग में कुछ सीमाएँ हैं, इसके कई फायदे भी हैं, जिससे यह अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एक लोकप्रिय विकल्प है। अल्ट्रासोनिक रेंज का भविष्य उज्ज्वल दिखता है, जिसमें नई प्रगति और क्षितिज पर संभावित अनुप्रयोग हैं।

ध्वनि तरंग आवृत्ति जो मानव कान सुन सकते हैं वह 20Hz ～ 20kHz है। जब आवृत्ति 20kHz से अधिक होती है, तो मानव कान इसे नहीं सुन सकता है। इसलिए, हम ध्वनि तरंग को 20kHz 'अल्ट्रासोनिक वेव ' से अधिक आवृत्ति के साथ कहते हैं।

अल्ट्रासाउंड में एक मजबूत निर्देश है और हवा में लंबी दूरी की यात्रा करता है। बाधाओं का सामना करते समय यह परिलक्षित होगा। इसलिए, लोग अक्सर दूरी माप के लिए अल्ट्रासोनिक लहर का उपयोग करते हैं।

अल्ट्रासोनिक दूरी माप का सबसे सामान्य तरीका इको डिटेक्शन विधि है। अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर एक निश्चित दिशा में अल्ट्रासोनिक तरंगों का उत्सर्जन करता है। उत्सर्जन के रूप में एक ही समय में, टाइमर समय शुरू करता है। अल्ट्रासोनिक रिसीवर समय को तुरंत रोकता है जब यह परावर्तित अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्राप्त करता है। हवा में अल्ट्रासोनिक तरंगों की प्रसार गति 340m/s है। टाइमर द्वारा दर्ज किए गए समय के अनुसार, उत्सर्जन बिंदु से बाधा सतह की दूरी की गणना की जा सकती है।

अल्ट्रासोनिक सेंसर के मुख्य प्रदर्शन संकेतकों में शामिल हैं:

(1) कार्य आवृत्ति। काम करने की आवृत्ति पीजोइलेक्ट्रिक चिप की गुंजयमान आवृत्ति है। जब इसके दो छोरों पर लागू एसी वोल्टेज की आवृत्ति चिप की गुंजयमान आवृत्ति के बराबर होती है, तो आउटपुट ऊर्जा सबसे बड़ी होती है और संवेदनशीलता भी उच्चतम होती है।

(२) काम करने का तापमान। चूंकि पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का दूरी बिंदु आम तौर पर अपेक्षाकृत अधिक होता है, विशेष रूप से निदान के लिए अल्ट्रासोनिक जांच एक छोटी शक्ति का उपयोग करती है, इसलिए काम करने का तापमान अपेक्षाकृत कम होता है, और यह बिना असफलता के लंबे समय तक काम कर सकता है। चिकित्सा उपचार में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्रासोनिक जांच का तापमान अपेक्षाकृत अधिक है, और एक अलग शीतलन उपकरण की आवश्यकता होती है।

(३) संवेदनशीलता। यह मुख्य रूप से विनिर्माण चिप पर ही निर्भर करता है, इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक बड़ा है, और संवेदनशीलता अधिक है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, हमारे लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर के आवेदन को खोजना मुश्किल नहीं है। उदाहरण के लिए, रिवर्सिंग रडार दूरी को मापने के लिए अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग करता है, ताकि पार्किंग और बाधा से बचने के कार्य को महसूस किया जा सके। मनोरशी के इंजीनियर ने तीन अल्ट्रासोनिक सेंसर MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR, और MSW-A1840H12TR की सिफारिश की। उनके पास अच्छी स्थिरता, उच्च संवेदनशीलता और उच्च परिशुद्धता है, और यह बाजार द्वारा अच्छी तरह से प्राप्त किया गया है।