अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर

        अल्ट्रासोनिक सेंसर अल्ट्रासाउंड की विशेषताओं का उपयोग करके विकसित किए गए सेंसर हैं। अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर ऐसे सेंसर होते हैं जो अल्ट्रासोनिक संकेतों को अन्य ऊर्जा संकेतों (आमतौर पर विद्युत संकेतों) में परिवर्तित करते हैं। अल्ट्रासाउंड एक यांत्रिक तरंग है जिसकी कंपन आवृत्ति 20kHz से अधिक होती है। इसमें उच्च आवृत्ति, लघु तरंग दैर्ध्य, छोटे विवर्तन घटना, विशेष रूप से अच्छी दिशा की विशेषताएं हैं, और किरण और दिशात्मक प्रसार हो सकता है। अल्ट्रासाउंड में तरल और ठोस पदार्थों को भेदने की बहुत अच्छी क्षमता होती है, खासकर उन ठोस पदार्थों में जो सूर्य के प्रकाश के लिए अपारदर्शी होते हैं। अशुद्धियों या इंटरफेस का सामना करने वाली अल्ट्रासोनिक तरंगें परावर्तित गूँज बनाने के लिए महत्वपूर्ण प्रतिबिंब उत्पन्न करेंगी, और चलती वस्तुओं को छूने से डॉपलर प्रभाव उत्पन्न हो सकता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर का व्यापक रूप से उद्योग, राष्ट्रीय रक्षा, बायोमेडिसिन आदि में उपयोग किया जाता है।

इस कार्य को पूरा करने वाला उपकरण एक अल्ट्रासोनिक सेंसर है, जिसे पारंपरिक रूप से अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर या अल्ट्रासोनिक जांच कहा जाता है।

अल्ट्रासोनिक सेंसर के मुख्य प्रदर्शन संकेतक

अल्ट्रासाउंड जांच का मूल उसके प्लास्टिक या धातु जैकेट में एक पीजोइलेक्ट्रिक चिप है। वेफर का निर्माण करने वाली कई प्रकार की सामग्रियां हो सकती हैं। वेफर का आकार, जैसे व्यास और मोटाई भी अलग-अलग होती है, इसलिए प्रत्येक जांच का प्रदर्शन अलग होता है, हमें उपयोग से पहले इसके प्रदर्शन को समझना चाहिए। अल्ट्रासोनिक सेंसर के मुख्य प्रदर्शन संकेतक में शामिल हैं:

    (1) कार्य आवृत्ति। ऑपरेटिंग आवृत्ति पीजोइलेक्ट्रिक वेफर की अनुनाद आवृत्ति है। जब उस पर लागू एसी वोल्टेज की आवृत्ति चिप की अनुनाद आवृत्ति के बराबर होती है, तो आउटपुट ऊर्जा सबसे बड़ी होती है और संवेदनशीलता भी सबसे अधिक होती है।

    (2) कार्य तापमान. चूंकि पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का क्यूरी बिंदु आम तौर पर अपेक्षाकृत अधिक होता है, खासकर जब निदान के लिए अल्ट्रासोनिक जांच कम शक्ति का उपयोग करती है, तो काम करने का तापमान अपेक्षाकृत कम होता है, और यह विफलता के बिना लंबे समय तक काम कर सकता है। मेडिकल अल्ट्रासाउंड जांच में अपेक्षाकृत उच्च तापमान होता है और इसके लिए अलग प्रशीतन उपकरण की आवश्यकता होती है।

    (3) संवेदनशीलता. यह मुख्य रूप से विनिर्माण वेफर पर ही निर्भर करता है। इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक बड़ा है और संवेदनशीलता अधिक है; अन्यथा, संवेदनशीलता कम है.

संरचना और कार्य सिद्धांत

    जब वोल्टेज को पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर लागू किया जाता है, तो वोल्टेज और आवृत्ति में परिवर्तन के साथ यांत्रिक विरूपण होगा। दूसरी ओर, जब पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक कंपन होता है, तो एक चार्ज उत्पन्न होता है। इस सिद्धांत का उपयोग करते हुए, जब दो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक या एक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और एक धातु शीट, एक तथाकथित बिमॉर्फ तत्व से बने वाइब्रेटर पर एक विद्युत संकेत लागू किया जाता है, तो झुकने वाले कंपन के कारण अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्सर्जित होती हैं। इसके विपरीत, जब अल्ट्रासोनिक कंपन को बिमॉर्फ तत्व पर लागू किया जाता है, तो एक विद्युत संकेत उत्पन्न होता है। उपरोक्त प्रभावों के आधार पर, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग अल्ट्रासोनिक सेंसर के रूप में किया जा सकता है।

    एक अल्ट्रासोनिक सेंसर की तरह, एक कंपाउंड वाइब्रेटर लचीले ढंग से आधार पर तय किया जाता है। कंपोजिट वाइब्रेटर एक रेज़ोनेटर और एक बिमॉर्फ़ पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्व वाइब्रेटर का एक संयोजन है जो एक धातु शीट और एक पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट से बना होता है। रेज़ोनेटर एक तुरही के आकार में है, इसका उद्देश्य कंपन के कारण उत्पन्न अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्रभावी ढंग से प्रसारित करना है, और वाइब्रेटर के मध्य भाग में अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्रभावी ढंग से केंद्रित करना है।

    अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर के फायदे: अनुदैर्ध्य रिज़ॉल्यूशन उच्च है, और यह पारदर्शी, पारभासी और फैला हुआ प्रतिबिंब वस्तुओं की पहचान कर सकता है; अंधेरे, आर्द्र और अन्य कठोर परिस्थितियों में गैर-संपर्क माप के लिए विशेष रूप से उपयुक्त; अल्ट्रासोनिक सेंसर सेंसिंग सिस्टम पर आधारित लघुकरण और एकीकरण का एहसास करना आसान है।