Sensore di portata ad ultrasuoni

        I sensori a ultrasuoni sono sensori sviluppati sfruttando le caratteristiche degli ultrasuoni. I sensori a ultrasuoni sono sensori che convertono i segnali ultrasonici in altri segnali energetici (solitamente segnali elettrici).L'ultrasuono è un'onda meccanica con una frequenza di vibrazione superiore a 20kHz.Ha le caratteristiche di alta frequenza, lunghezza d'onda corta, piccolo fenomeno di diffrazione, particolarmente buona direttività e può essere propagazione dei raggi e direzionale.Gli ultrasuoni hanno una grande capacità di penetrare liquidi e solidi, soprattutto nei solidi opachi alla luce solare.Le onde ultrasoniche che incontrano impurità o interfacce produrranno riflessioni significative per formare echi riflessi e toccare oggetti in movimento può produrre l'effetto Doppler.I sensori a ultrasuoni sono ampiamente utilizzati nell'industria, nella difesa nazionale, nella biomedicina, ecc.

Il dispositivo che svolge questa funzione è un sensore a ultrasuoni, tradizionalmente chiamato trasduttore a ultrasuoni o sonda a ultrasuoni.

I principali indicatori di prestazione dei sensori a ultrasuoni

Il nucleo di una sonda ecografica è un chip piezoelettrico nel suo rivestimento di plastica o metallo.Possono esserci molti tipi di materiali che costituiscono il wafer.Anche le dimensioni del wafer, come diametro e spessore, sono diverse, quindi le prestazioni di ciascuna sonda sono diverse, dobbiamo comprenderne le prestazioni prima dell'uso.I principali indicatori di prestazione dei sensori a ultrasuoni includono:

    (1) Frequenza di lavoro.La frequenza operativa è la frequenza di risonanza del wafer piezoelettrico.Quando la frequenza della tensione CA applicata è uguale alla frequenza di risonanza del chip, l'energia in uscita è maggiore e anche la sensibilità è massima.

    (2) Temperatura di esercizio.Poiché il punto di Curie dei materiali piezoelettrici è generalmente relativamente alto, soprattutto quando la sonda a ultrasuoni per la diagnosi utilizza meno energia, la temperatura di lavoro è relativamente bassa e può funzionare a lungo senza guasti.Le sonde ecografiche mediche hanno temperature relativamente elevate e richiedono apparecchiature di refrigerazione separate.

    (3) Sensibilità.Dipende principalmente dal wafer di produzione stesso.Il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico è elevato e la sensibilità è elevata;in caso contrario, la sensibilità è bassa.

Struttura e principio di funzionamento

    Quando viene applicata tensione alla ceramica piezoelettrica, si verificherà una deformazione meccanica con cambiamenti di tensione e frequenza.Quando invece la ceramica piezoelettrica viene fatta vibrare, viene generata una carica.Utilizzando questo principio, quando un segnale elettrico viene applicato a un vibratore composto da due ceramiche piezoelettriche o da una ceramica piezoelettrica e una lamiera metallica, un cosiddetto elemento bimorfo, vengono emesse onde ultrasoniche a causa della vibrazione flettente.Al contrario, quando la vibrazione ultrasonica viene applicata ad un elemento bimorfo, viene generato un segnale elettrico.Sulla base degli effetti di cui sopra, le ceramiche piezoelettriche possono essere utilizzate come sensori a ultrasuoni.

    Come un sensore a ultrasuoni, un vibratore composto è fissato in modo flessibile sulla base.Il vibratore composito è una combinazione di un risonatore e di un vibratore con elemento piezoelettrico bimorfo composto da un foglio di metallo e un foglio di ceramica piezoelettrica.Il risonatore ha la forma di una tromba, lo scopo è quello di irradiare efficacemente le onde ultrasoniche generate a causa delle vibrazioni e di concentrare efficacemente le onde ultrasoniche nella parte centrale del vibratore.

    I vantaggi del sensore a ultrasuoni: la risoluzione longitudinale è elevata e può identificare oggetti a riflessione trasparente, traslucida e diffusa;particolarmente adatto per misurazioni senza contatto in condizioni di oscurità, umidità e altre condizioni difficili;basato sul sistema di rilevamento del sensore a ultrasuoni È facile realizzare miniaturizzazione e integrazione.