Ուլտրաձայնային սենսորների առավելություններն ու թերությունները

Ուլտրաձայնային սենսորներն ունեն չափման բարձր ճշգրտության, կայուն աշխատանքի և ջերմաստիճանի փոխհատուցման բնութագրեր: Դրանք լայնորեն օգտագործվում են արտադրության, էլեկտրաէներգիայի, մետալուրգիական չափված շինանյութերի, քիմիական նյութերի, սննդի, ավտոմեքենաների, պահեստավորման, նավերի, նավերի, տեքստիլների, տրանսպորտի, հետախուզման, հեղուկ մակարդակի, մակարդակի մոնիտորինգի, բաց խրամուղու հոսքի հայտնաբերման, ռոբոտների տեխնոլոգիայի, սննդի վերամշակման և այլ ոլորտներում:

Չնայած ուլտրաձայնը լայնորեն կիրառվում է, սակայն, ինչպես ասում են, լավ ոսկին բավարար չէ, ոչ ոք կատարյալ չէ: Ուլտրաձայնային սենսորների վերաբերյալ ձեր նախկին պատկերացումներից և փորձից, կա՞ն արդյոք ուլտրաձայնային սենսորների առավելություններ և թերություններ, արդյո՞ք այս առավելություններն ու թերությունները որոշակի ազդեցություն կունենան մեր կյանքի վրա: Սա այն դեպքում, երբ մենք խորապես հասկանում ենք ուլտրաձայնային սենսորները, պետք է ուշադրություն դարձնել: 

Նախ, անդրադառնանք ուլտրաձայնային սենսորի աշխատանքի սկզբունքին. Ուլտրաձայնային զոնդը հիմնականում կազմված է պիեզոէլեկտրական չիպերից, որոնք կարող են ինչպես փոխանցել, այնպես էլ ստանալ ուլտրաձայնային ալիքներ: Պիեզոէլեկտրական ուլտրաձայնային գեներատորն իրականում օգտագործում է պիեզոէլեկտրական բյուրեղի ռեզոնանսը աշխատելու համար: Այն ունի երկու պիեզոէլեկտրական չիպեր և ռեզոնանսային թիթեղ: Երբ իր բևեռներին կիրառվող իմպուլսային ազդանշանի հաճախականությունը հավասար է պիեզոէլեկտրական վաֆլի բնական տատանումների հաճախականությանը, պիեզոէլեկտրական վաֆլի ռեզոնանսը և ռեզոնանսային թիթեղը կստիպի թրթռալ, ինչը կառաջացնի ուլտրաձայնային ալիքներ: Ընդհակառակը, եթե երկու էլեկտրոդների միջև լարում չկիրառվի, երբ ռեզոնանսային ափսեը ստանում է ուլտրաձայնային ալիքներ, այն կսեղմի պիեզոէլեկտրական վաֆլի վրա՝ թրթռելու և մեխանիկական էներգիան էլեկտրական ազդանշանների վերածելու համար: Այս պահին այն դառնում է ուլտրաձայնային ընդունիչ: Ցածր հզորության ուլտրաձայնային զոնդերը հիմնականում օգտագործվում են հայտնաբերման համար: Նրանք ունեն բազմաթիվ տարբեր կառուցվածքներ և կարելի է բաժանել ուղիղ զոնդերի (երկայնական ալիքներ), թեք զոնդեր (լայնակի ալիքներ), մակերևութային զոնդեր (մակերևութային ալիքներ), գառան ալիքային զոնդեր (գառան ալիք) և երկակի զոնդեր Մեկ զոնդ արտացոլում է, իսկ մեկ զոնդը ստանում է:

Երկրորդ, օբյեկտները չափելու համար ուլտրաձայնային բնութագրերի օգտագործումը շատ առավելություններ ունի: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ուլտրաձայնային ալիքներն ունեն բարձր հաճախականության, կարճ ալիքի երկարության և փոքր դիֆրակցիոն երևույթների բնութագրեր, հատկապես լավ ուղղորդություն և կարող են լինել ճառագայթների և ուղղորդված տարածման: Ուլտրաձայնային ալիքները մեծ կարողություն ունեն ներթափանցելու հեղուկներ և պինդ մարմիններ, հատկապես անթափանց արևի պինդ մարմիններում, որոնք կարող են թափանցել տասնյակ մետր խորություն: Ուլտրաձայնային ալիքները, որոնք բախվում են կեղտերի կամ միջերեսների, կառաջացնեն զգալի արտացոլումներ և արտացոլումները կձևավորեն արձագանքներ, իսկ շարժվող առարկաներին դիպչելը կարող է առաջացնել Դոպլերի էֆեկտ: Ուլտրաձայնային բնութագրերի հիման վրա մշակված տվիչները կոչվում են «ուլտրաձայնային սենսորներ» և լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերության, ազգային պաշտպանության, կենսաբժշկության և այլնի մեջ:

Այնուամենայնիվ, քանի որ պիեզոէլեկտրական նյութի Curie կետը հիմնականում համեմատաբար բարձր է, հատկապես ախտորոշման համար օգտագործվող ուլտրաձայնային սենսորը օգտագործում է փոքր ուլտրաձայնային սենսոր, աշխատանքային ջերմաստիճանը համեմատաբար ցածր է, և այն կարող է երկար ժամանակ աշխատել առանց ձախողման: Բժշկական ուլտրաձայնային զոնդերն ունեն համեմատաբար բարձր ջերմաստիճան և պահանջում են առանձին սառնարանային սարքավորումներ: Զգայունությունը հիմնականում կախված է հենց վաֆլիից։ Էլեկտրամեխանիկական միացման գործակիցը մեծ է, իսկ զգայունությունը՝ բարձր; հակառակ դեպքում, զգայունությունը ցածր է: Երեք պատճառ կա.

1. Ընթացիկ ուլտրաձայնային սենսորների հաճախականությունը համեմատաբար ֆիքսված է: Օրինակ, 40KHz սենսորը կարող է օգտագործվել միայն 38-42KHz հաճախականությամբ: Մյուս հաճախականությունները նման են: Ներկայումս լայն հաճախականության տիրույթ ունեցող տվիչներ գրեթե չեն նկատվում, օրինակ՝ 40KHz ~ 500KHz;

2. Շարժիչի լարումը համեմատաբար բարձր է, սովորաբար 100Vp-p և 1500Vp-p միջև: Ցածր լարման շատ սարքերում զարկերակային տրանսֆորմատոր է պահանջվում խթանելու համար, բայց դա նաև կբերի որոշ բարդ խնդիրներ: Եթե ​​կա 3 ~ 5 Վ ցածր լարման շարժիչով սենսոր (ավելի մեծ հզորություն), ավելի լավ կլինի;

3. Զգայունությունը պետք է լինի ավելի բարձր:

Կարելի է տեսնել, որ ուլտրաձայնային սենսորը կարող է արձակել, ընդունել և վերլուծել ձայնը, որը մեր մարդկային ականջը չի կարող հայտնաբերել: Հայտնաբերման առումով, ուլտրաձայնային սենսորների օգտագործումը կարող է հասնել այնպիսի գործառույթների, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային տիրույթը և ուլտրաձայնային թերությունների հայտնաբերումը, որոնք կարող են օգտագործվել սուզանավերի խորտակված նավերը, թշնամու սուզանավերը և մետաղական ներքին վնասվածքները ցուցադրելու համար: Դրանք կարող են կիրառվել տարբեր տեխնիկական ոլորտներում, ինչպիսիք են արդյունաբերությունը, գյուղատնտեսությունը, թեթև արդյունաբերությունը և բժշկական բուժումը, որոնք սերտորեն կապված են մեր կյանքի հետ: