Sensor jangkauan ultrasonik

        Sensor ultrasonik adalah sensor yang dikembangkan menggunakan karakteristik ultrasonik. Sensor jangkauan ultrasonik adalah sensor yang mengubah sinyal ultrasonik menjadi sinyal energi lain (biasanya sinyal listrik).Ultrasonografi adalah gelombang mekanis dengan frekuensi getaran lebih tinggi dari 20kHz.Ia memiliki ciri-ciri frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek, fenomena difraksi kecil, terutama directivity yang baik, dan dapat berupa rambat sinar dan terarah.USG memiliki kemampuan yang besar dalam menembus cairan dan padatan, terutama pada padatan yang tidak tembus sinar matahari.Gelombang ultrasonik yang bertemu dengan kotoran atau antarmuka akan menghasilkan pantulan yang signifikan untuk membentuk gema yang dipantulkan, dan menyentuh benda bergerak dapat menghasilkan efek Doppler.Sensor ultrasonik banyak digunakan dalam industri, pertahanan nasional, biomedis, dll.

Perangkat yang menjalankan fungsi ini adalah sensor ultrasonik, yang secara tradisional disebut transduser ultrasonik, atau probe ultrasonik.

Indikator kinerja utama sensor ultrasonik

Inti dari probe ultrasonik adalah chip piezoelektrik di dalam jaket plastik atau logamnya.Bahan pembuat wafer mungkin bermacam-macam.Ukuran wafer seperti diameter dan ketebalannya juga berbeda-beda, sehingga performa tiap probe berbeda-beda, kita harus memahami performanya sebelum digunakan.Indikator kinerja utama sensor ultrasonik meliputi:

    (1) Frekuensi kerja.Frekuensi operasi adalah frekuensi resonansi wafer piezoelektrik.Ketika frekuensi tegangan AC yang diterapkan sama dengan frekuensi resonansi chip, energi keluarannya paling besar dan sensitivitasnya juga paling tinggi.

    (2) Suhu kerja.Karena titik Curie bahan piezoelektrik umumnya relatif tinggi, terutama bila probe ultrasonik untuk diagnosis menggunakan daya yang lebih kecil, suhu kerja relatif rendah, dan dapat bekerja dalam waktu lama tanpa kegagalan.Probe USG medis memiliki suhu yang relatif tinggi dan memerlukan peralatan pendingin terpisah.

    (3) Sensitivitas.Hal ini terutama tergantung pada pembuatan wafer itu sendiri.Koefisien kopling elektromekanisnya besar dan sensitivitasnya tinggi;jika tidak, sensitivitasnya rendah.

Struktur dan prinsip kerja

    Ketika tegangan diterapkan pada keramik piezoelektrik, deformasi mekanis akan terjadi seiring dengan perubahan tegangan dan frekuensi.Sebaliknya, ketika keramik piezoelektrik digetarkan, timbul muatan.Dengan menggunakan prinsip ini, ketika sinyal listrik diterapkan ke vibrator yang terdiri dari dua keramik piezoelektrik atau keramik piezoelektrik dan lembaran logam, yang disebut elemen bimorf, gelombang ultrasonik dipancarkan karena getaran lentur.Sebaliknya, ketika getaran ultrasonik diterapkan pada elemen bimorf, sinyal listrik dihasilkan.Berdasarkan efek diatas, keramik piezoelektrik dapat digunakan sebagai sensor ultrasonik.

    Seperti sensor ultrasonik, vibrator majemuk dipasang secara fleksibel pada alasnya.Vibrator komposit merupakan kombinasi resonator dan vibrator elemen piezoelektrik bimorf yang terdiri dari lembaran logam dan lembaran keramik piezoelektrik.Resonatornya berbentuk terompet, tujuannya untuk memancarkan gelombang ultrasonik yang dihasilkan akibat getaran secara efektif, dan untuk memusatkan gelombang ultrasonik secara efektif pada bagian tengah vibrator.

    Keuntungan dari sensor jangkauan ultrasonik: resolusi longitudinalnya tinggi, dan dapat mengidentifikasi objek refleksi yang transparan, tembus cahaya, dan menyebar;sangat cocok untuk pengukuran non-kontak dalam kondisi gelap, lembab, dan kondisi keras lainnya;berdasarkan sistem penginderaan sensor ultrasonik Sangat mudah untuk mewujudkan miniaturisasi dan integrasi.