Az ultrahangos érzékelők előnyei és hátrányai

Az ultrahangos érzékelők nagy mérési pontossággal, stabil működéssel és hőmérséklet-kompenzációval rendelkeznek. Széles körben használják a gyártásban, az energiaiparban, a kohászati ​​mért építőanyagokban, a vegyiparban, az élelmiszeriparban, az autóiparban, a raktározásban, a hajókban, a hajókban, a textilgyártásban, a szállításban, a feltárásban, a folyadékszint-, szintfigyelésben, a nyitott árok áramlási detektálásában, a robottechnológiában, az élelmiszer-feldolgozásban és más iparágakban egyaránt mérhetők folyékony anyagok és szilárd anyagok.

Bár az ultrahangot széles körben használják, a mondás szerint nem elég a jó arany, senki sem tökéletes. Az ultrahangos érzékelőkkel kapcsolatos korábbi ismeretei és tapasztalatai alapján, vannak-e előnyei és hátrányai az ultrahangos érzékelőknek, ezek az előnyök és hátrányok hatással lesznek életünkre? Ilyenkor mélyrehatóan megértjük az ultrahangos érzékelőket, oda kell figyelni. 

Mindenekelőtt beszéljünk az ultrahangos érzékelő működési elvéről: az ultrahangos érzékelő az ultrahangos hullámok jellemzőinek felhasználásával kifejlesztett érzékelő. Az ultrahangos szonda főként piezoelektromos chipekből áll, amelyek ultrahanghullámokat továbbítanak és fogadnak. A piezoelektromos ultrahangos generátor valójában a piezoelektromos kristály rezonanciáját használja a működéshez. Két piezoelektromos chippel és egy rezonancialappal rendelkezik. Ha a pólusaira adott impulzusjel frekvenciája megegyezik a piezoelektromos lapka természetes rezgési frekvenciájával, a piezoelektromos lapka rezonálni fog, és rezgésbe hozza a rezonancialemezt, ami ultrahanghullámokat generál. Ezzel szemben, ha nincs feszültség a két elektróda között, amikor a rezonancialemez ultrahanghullámokat fogad, megnyomja a piezoelektromos szeletet, hogy rezegjen, és a mechanikai energiát elektromos jelekké alakítsa. Ekkor ultrahangos vevővé válik. A kis teljesítményű ultrahangos szondákat többnyire detektálásra használják. Sokféle felépítésük van, és feloszthatók egyenes szondákra (hosszirányú hullámok), ferde szondákra (transzverzális hullámok), felszíni szondákra (felszíni hullámok), bárányhullám szondákra (bárányhullám) és kettős szondákra. Egy szonda tükröz, egy szonda fogad.

Másodszor, az ultrahangos jellemzők használata tárgyak mérésére számos előnnyel jár. Ennek az az oka, hogy az ultrahanghullámok magas frekvenciájú, rövid hullámhosszúságú és kis diffrakciós jelenségekkel rendelkeznek, különösen jó irányíthatósággal rendelkeznek, és lehetnek sugár- és irányterjedés. Az ultrahanghullámok kiválóan képesek áthatolni a folyadékokon és szilárd anyagokon, különösen az átlátszatlan napszilárd anyagokon, amelyek több tíz méteres mélységig is behatolnak. A szennyeződésekkel vagy interfészekkel találkozó ultrahanghullámok jelentős visszaverődést okoznak, és visszhangot képeznek, mozgó tárgyak érintése pedig Doppler-effektust válthat ki. Az ultrahangos jellemzők alapján kifejlesztett érzékelőket 'ultrahangos érzékelőknek' nevezik, és széles körben használják az iparban, a honvédelemben, a biomedicinában stb.

Mivel azonban a piezoelektromos anyag Curie-pontja általában viszonylag magas, különösen a diagnózishoz használt ultrahangos érzékelő kisméretű ultrahangos érzékelőt használ, az üzemi hőmérséklet viszonylag alacsony, és hosszú ideig meghibásodás nélkül működik. Az orvosi ultrahangszondák viszonylag magas hőmérsékletűek, és külön hűtőberendezést igényelnek. Az érzékenység főként magától az ostyától függ. Az elektromechanikus csatolási együttható nagy és az érzékenység magas; ellenkező esetben az érzékenység alacsony. Ennek három oka van:

1.Az aktuális ultrahangos érzékelők frekvenciája viszonylag rögzített. Például egy 40 kHz-es érzékelő csak 38-42 kHz-en használható. A többi frekvencia hasonló. Jelenleg alig látni széles frekvenciatartományú érzékelőket, például 40KHz ~ 500KHz ;

2. A meghajtó feszültség viszonylag magas, általában 100Vp-p és 1500Vp-p között van. Sok kisfeszültségű készülékben impulzustranszformátor szükséges a erősítéshez, de ez bonyolult problémákat is okoz. Ha van egy 3 ~ 5 V-os kisfeszültségű meghajtóval rendelkező érzékelő (nagyobb teljesítmény), akkor jobb lesz;

3. Az érzékenységnek nagyobbnak kell lennie.

Látható, hogy az ultrahangos szenzor képes olyan hangot kibocsátani, fogadni és elemezni, amit emberi fülünk nem érzékel. Az észlelés szempontjából az ultrahangos szenzorok használatával olyan funkciók érhetők el, mint az ultrahangos távolságmérés és az ultrahangos hibaészlelés, amelyek segítségével észlelhetők a tengeralattjáró hajóroncsok, ellenséges tengeralattjárók, valamint fémből származó belső sérülések. Ezek az életünkhöz szorosan kapcsolódó különféle műszaki területeken alkalmazhatók, mint az ipar, a mezőgazdaság, a könnyűipar és a gyógykezelés.