Az ultrahangtartomány elve

Az Ultrasonic Ranging olyan technológia, amely hanghullámokat használ a két objektum közötti távolság meghatározására. Alapvető eszközévé vált a különféle iparágakban, beleértve az autóipari, egészségügyi ellátást és a robotikát. Ennek a cikknek az a célja, hogy átfogó magyarázatot adjon az ultrahangtartomány és annak alkalmazásainak elvéről.

Mi az ultrahangos távolság?

Az ultrahangos tartomány egy olyan technika, amely nagyfrekvenciás hanghullámokat használ a két objektum közötti távolság meghatározására. Úgy működik, hogy egy ultrahanghullámot továbbít egy átalakítóból, és megméri azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a hullám visszatérjen egy objektum ütése után. A hullám visszatéréséhez szükséges idő szükséges a transzducer és az objektum közötti távolság kiszámításához. Különböző típusú ultrahangos érzékelők léteznek, beleértve az egyidejű transzducer érzékelőket és a kettős átalakító érzékelőket.

Az ultrahangtartomány működési elve

Az ultrahangos tartomány elve a hanghullámok fizikáján alapul. Amikor egy ultrahangos hullámot továbbítanak egy átalakítóból, akkor a levegőben halad és eléri a tárgyat. A hullám ezután visszapattan az átalakítóhoz, és a hullám visszatéréséhez szükséges idő megméri. Ez az idő a transzducer és az objektum közötti távolság kiszámításához használható.

Az átalakító fontos szerepet játszik az ultrahangtartományban. Az ultrahangos hullám továbbításáért és fogadásáért felelős. Az átalakító az elektromos jeleket mechanikus rezgésekké alakítja, amelyeket ultrahangos hullámokként továbbítanak. Amikor a hullám eltalál egy objektumot és visszapattan, az átalakító megkapja a hullámot, és átalakítja azt elektromos jelgé.

Az ultrahangtartomány előnyei és korlátai

Az ultrahangos tartománynak számos előnye van más terjedő technológiákkal szemben. Ez nem érintkezés, ami azt jelenti, hogy felhasználható az objektumok közötti távolság mérésére anélkül, hogy fizikailag megérintené őket. Ez is pontos, pontos méréseket biztosít nagy távolságokon is.

Az ultrahangos tartománynak azonban van néhány korlátozása is. Ezt olyan környezeti tényezők befolyásolják, mint például a hőmérséklet, a légnyomás és a páratartalom. Nem képes áthatolni a szilárd tárgyakba, vagyis nem mérheti meg a távolságot egy olyan objektumtól, amely egy másik objektum mögött van. Ez korlátozhatja annak hasznosságát bizonyos alkalmazásokban.

Más tartományú technológiákkal összehasonlítva, mint például a lézertartomány és az infravörös tartomány, az ultrahangtartomány viszonylag olcsó és könnyen megvalósítható. Ez teszi népszerű választássá az alkalmazások széles skáláját.

Ultrahangtartomány alkalmazása

Az ultrahangtartományt különféle iparágakban használják, beleértve az autóipari, egészségügyi és robotikát. Az autóiparban az ultrahangtartományt használják a távolságméréshez és az akadályok észleléséhez a járművekben. Ez lehetővé teszi a járművek számára az ütközések elkerülését és a biztonságos parkolást.

Az egészségügyi ágazatban az ultrahangtartományt használják a nem invazív képalkotáshoz és a belső szervek közötti távolság méréséhez. Ez lehetővé teszi az orvosok számára, hogy invazív eljárások nélkül diagnosztizálják és kezeljék a betegeket.

A robotika területén ultrahangtartományt használnak a navigációhoz és az akadályok elkerüléséhez. Az ultrahangos érzékelőkkel felszerelt robotok bonyolult környezetben navigálhatnak és elkerülhetik az akadályokat, így hatékonyabbá és hatékonyabbá válnak.

Az ultrahangos tartomány jövője

Az ultrahangos tartomány területe gyorsan fejlődik, és az új előrelépések folyamatosan megtörténnek. A jövőben valószínű, hogy az ultrahangos tartományt még több iparba és alkalmazásra integrálják.

Az ultrahangtartomány egyik lehetséges jövőbeli alkalmazása az autonóm járművek területén. Az autonóm járműveknek a biztonságos navigáláshoz nagyon pontos és megbízható távolságmérési rendszerekre van szükség. Az ultrahangos távolság döntő szerepet játszhat ebben, biztosítva a szükséges távolságméréseket, hogy az autonóm járművek biztonságosan működjenek.

Az ultrahangtartomány másik lehetséges alkalmazása az ipari automatizálás területén található. A hatékony és költséghatékony automatizálási rendszerek iránti növekvő kereslet révén az ultrahangos tartomány kulcsszerepet játszhat az ipari robotok pontos és megbízható méréseinek biztosításában.

Következtetés

Összegezve, az ultrahangos tartomány egy olyan technológia, amely nagyfrekvenciás hanghullámokat használ a két objektum közötti távolság meghatározására. Alapvető eszközévé vált a különféle iparágakban, beleértve az autóipari, egészségügyi ellátást és a robotikát. Az ultrahangos tartomány elve a hanghullámok fizikáján alapul, és az ultrahangos átalakítók használatával lehetséges. Noha az ultrahangos távolságnak van bizonyos korlátai, számos előnye is van, így népszerű választás az alkalmazások széles skáláján. Az ultrahangos tartomány jövője fényesnek tűnik, új előrelépésekkel és potenciális alkalmazásokkal a láthatáron.

A hanghullám frekvenciája, amelyet az emberi fülek hallhatnak, 20Hz ～ 20 kHz. Ha a frekvencia magasabb, mint 20 kHz, az emberi fül nem hallja. Ezért a hanghullámot 20 kHz -nél magasabb frekvenciájúnak hívjuk.

Az ultrahangnak erős irányítása van, és nagy távolságra halad a levegőben. Ez tükröződik, amikor akadályokkal találkozik. Ezért az emberek gyakran ultrahanghullámot használnak a távolságméréshez.

Az ultrahangos távolság mérésének leggyakrabban az ECHO -detektálási módszer. Az ultrahangos adó ultrahanghullámokat bocsát ki egy bizonyos irányban. A kibocsátáshoz egyidejűleg az időzítő megkezdi az időzítést. Az ultrahangos vevő azonnal leállítja az időzítést, amikor megkapja a visszavert ultrahangos hullámokat. Az ultrahangos hullámok terjedési sebessége a levegőben 340 m/s. Az időzítő által rögzített idő szerint kiszámítható a kibocsátási ponttól az akadályfelületig terjedő távolság.

Az ultrahangos érzékelők fő teljesítménymutatói a következők:

(1) Munka gyakoriság. A munkamenőség a piezoelektromos chip rezonanciafrekvenciája. Ha a két végére alkalmazott AC feszültség frekvenciája megegyezik a chip rezonanciafrekvenciájával, akkor a kimeneti energia a legnagyobb, és az érzékenység szintén a legmagasabb.

(2) Munkahőmérséklet. Mivel a piezoelektromos anyag távolsági pontja általában viszonylag magas, különösen a diagnózis ultrahangos szonda kis energiát használ, tehát a munkaerő -hőmérséklet viszonylag alacsony, és hosszú ideig működhet hiba nélkül. Az orvosi kezelésben alkalmazott ultrahangos szonda hőmérséklete viszonylag magas, és külön hűtőberendezésre van szükség.

(3) Érzékenység. Elsősorban maga a gyártási chiptől függ, az elektromechanikus kapcsolási együttható nagy, és az érzékenység magas.

A tudomány és a technológia gyors fejlődésével nem nehéz megtalálni az ultrahangos érzékelők alkalmazását. Például a fordított radar ultrahanghullámokat használ a távolság mérésére, hogy megvalósítsa a parkolás és az akadályok elkerülésének funkcióját. A Manorshi mérnöke három ultrahangos érzékelőt javasol az MSW-A1458H09TR, az MSW-A1440H09TR és az MSW-A1840H12TR. Jó stabilitásuk, nagy érzékenységük és nagy pontosságuk van, és a piac jól fogadta.