Princip ultrazvučnog raspona

Ultrazvučno raspon je tehnologija koja koristi zvučne valove za određivanje udaljenosti između dva objekta. To je postalo bitno sredstvo u raznim industrijama, uključujući automobilsku, zdravstvenu zaštitu i robotiku. Svrha ovog članka je pružiti sveobuhvatno objašnjenje načela ultrazvučnog raspona i njegovih primjena.

Što je ultrazvučno raspon?

Ultrazvučno raspon je tehnika koja koristi visokofrekventne zvučne valove za određivanje udaljenosti između dva objekta. Djeluje tako što prenosite ultrazvučni val iz pretvarača i mjerenje vremena koje je potrebno da se val odbije nakon što je udario u objekt. Vrijeme koje je potrebno da se val vrati za izračunavanje udaljenosti između pretvarača i objekta. Postoje različite vrste ultrazvučnih senzora, uključujući senzore s jednim pretvaračem i senzore s dvostrukim pretvaračima.

Princip rada ultrazvučnih raspona

Princip ultrazvučnog raspona temelji se na fizici zvučnih valova. Kad se ultrazvučni val prenosi iz pretvarača, putuje kroz zrak i dosegne predmet. Val se zatim odskače natrag prema pretvaraču, a mjeri se vrijeme koje je potrebno da se val vraća. Ovo se vrijeme koristi za izračunavanje udaljenosti između pretvarača i objekta.

Pretvarač igra važnu ulogu u ultrazvučnom rasponu. Odgovoran je i za prijenos i za primanje ultrazvučnog vala. Pretvarač pretvara električne signale u mehaničke vibracije, koje se zatim prenose kao ultrazvučni valovi. Kad val udari objekt i odskače natrag, pretvarač prima val i pretvara ga u električni signal.

Prednosti i ograničenja ultrazvučnih raspona

Ultrazvučni raspon ima nekoliko prednosti u odnosu na ostale tehnologije u rasponu. Nekontakt je, što znači da se može koristiti za mjerenje udaljenosti između objekata bez fizičkog dodirivanja. Također je točan, pružajući precizna mjerenja čak i na velike udaljenosti.

Međutim, ultrazvučni raspon također ima određena ograničenja. Na njega utječu čimbenici okoliša kao što su temperatura, tlak zraka i vlaga. Također ne može prodrijeti u čvrste predmete, što znači da ne može izmjeriti udaljenost do objekta koji stoji iza drugog objekta. To može ograničiti njegovu korisnost u određenim aplikacijama.

U usporedbi s drugim tehnologijama koje se bave rasponom, poput laserskog raspona i infracrvenog raspona, ultrazvučni raspon je relativno jeftin i jednostavan za implementaciju. To ga čini popularnim izborom za širok raspon aplikacija.

Primjene ultrazvučnih raspona

Ultrazvučni raspon koristi se u raznim industrijama, uključujući automobile, zdravstvenu zaštitu i robotiku. U automobilskoj industriji ultrazvučni raspon koristi se za mjerenje udaljenosti i otkrivanje prepreka u vozilima. To omogućava vozilima da izbjegavaju sudare i sigurno parkiraju.

U zdravstvenoj industriji, ultrazvučni raspon koristi se za neinvazivno snimanje i mjerenje udaljenosti između unutarnjih organa. To omogućava medicinskim stručnjacima da dijagnosticiraju i liječe pacijente bez potrebe za invazivnim postupcima.

U polju robotike, ultrazvučni raspon koristi se za navigaciju i izbjegavanje prepreka. Roboti opremljeni ultrazvučnim senzorima mogu se kretati po složenim okruženjima i izbjegavati prepreke, što ih čini učinkovitijim i učinkovitijim.

Budućnost ultrazvučnih raspona

Polje ultrazvučnog raspona brzo se razvija, a novi napredak se postiže cijelo vrijeme. U budućnosti je vjerojatno da će ultrazvučno raspon biti integrirano u još više industrija i primjena.

Jedna potencijalna buduća primjena ultrazvučnog raspona je u području autonomnih vozila. Autonomna vozila zahtijevat će vrlo točne i pouzdane sustave za mjerenje udaljenosti da se sigurno kreću. Ultrazvučni raspon mogao bi igrati presudnu ulogu u tome, pružajući potrebna mjerenja udaljenosti kako bi se autonomna vozila omogućila sigurno djelovanje.

Druga potencijalna primjena ultrazvučnog raspona je u području industrijske automatizacije. Uz sve veću potražnju za učinkovitim i isplativim sustavima automatizacije, ultrazvučni raspon mogao bi igrati ključnu ulogu u pružanju točnih i pouzdanih mjerenja za industrijske robote.

Zaključak

Zaključno, ultrazvučni raspon je tehnologija koja koristi visokofrekventne zvučne valove za određivanje udaljenosti između dva objekta. To je postalo bitno sredstvo u raznim industrijama, uključujući automobilsku, zdravstvenu zaštitu i robotiku. Princip ultrazvučnog raspona temelji se na fizici zvučnih valova i omogućen je korištenjem ultrazvučnih pretvarača. Iako ultrazvučno raspon ima određena ograničenja, on također ima nekoliko prednosti, što ga čini popularnim izborom za širok raspon aplikacija. Budućnost ultrazvučnih raspona izgleda svijetlo, s novim napretkom i potencijalnim primjenama na horizontu.

Frekvencija zvučnog vala koju ljudske uši mogu čuti je 20Hz ～ 20kHz. Kad je frekvencija veća od 20kHz, ljudsko uho je ne može čuti. Stoga zvučni val nazivamo frekvencijom većom od 20kHz 'Ultrazvučni val '.

Ultrazvuk ima snažnu usmjerenost i putuje na dugu udaljenost u zraku. Odrazit će se prilikom susreta s preprekama. Stoga ljudi često koriste ultrazvučni val za mjerenje udaljenosti.

Najčešće metoda ultrazvučnog mjerenja udaljenosti je metoda otkrivanja odjeka. Ultrazvučni odašiljač emitira ultrazvučne valove u određenom smjeru. U isto vrijeme s emisijom, tajmer započinje vrijeme. Ultrazvučni prijemnik zaustavlja vrijeme odmah kada primi reflektirani ultrazvučni valovi. Brzina širenja ultrazvučnih valova u zraku je 340m/s. Prema vremenu koje je zabilježio tajmer, može se izračunati udaljenost od točke emisije do površine prepreka.

Glavni pokazatelji performansi ultrazvučnih senzora uključuju:

(1) Radna frekvencija. Radna frekvencija je rezonantna frekvencija piezoelektričnog čipa. Kad je frekvencija izmjeničnog napona primijenjena na njegova dva kraja jednaka rezonantnoj frekvenciji čipa, izlazna energija je najveća, a osjetljivost je i najveća.

(2) Radna temperatura. Budući da je točka udaljenosti piezoelektričnog materijala općenito relativno visoka, posebno ultrazvučna sonda za dijagnozu koristi malu snagu, tako da je radna temperatura relativno niska i može dugo raditi bez neuspjeha. Temperatura ultrazvučne sonde koja se koristi u medicinskom tretmanu je relativno visoka, a potreban je zasebni uređaj za hlađenje.

(3) Osjetljivost. Uglavnom ovisi o samom proizvodnom čipu, koeficijent elektromehaničkog spajanja je velik, a osjetljivost je visoka.

S brzim razvojem znanosti i tehnologije, nije nam teško pronaći primjenu ultrazvučnih senzora. Na primjer, radar za okretanje koristi ultrazvučne valove za mjerenje udaljenosti kako bi se ostvarila funkcija parkiranja i izbjegavanja prepreka. Inženjer iz Manorshi preporučuje tri ultrazvučna senzora MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR i MSW-A1840H12TR. Imaju dobru stabilnost, visoku osjetljivost i visoku preciznost, i jesu li to dobro primljeno na tržište.