Sensore di portata ad ultrasuoni

        I sensori ad ultrasuoni sono sensori sviluppati utilizzando le caratteristiche degli ultrasuoni. I sensori di portata ad ultrasuoni sono sensori che convertono i segnali ad ultrasuoni in altri segnali di energia (di solito segnali elettrici). L'ecografia 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, in particolare una buona direttività, e può essere raggio e propagazione direzionale. L'ecografia ha una grande capacità di penetrare liquidi e solidi, specialmente nei solidi che sono opachi alla luce solare. Le onde ad ultrasuoni che incontrano impurità o interfacce produrranno riflessi significativi per formare echi riflessi e toccare gli oggetti in movimento possono produrre un effetto Doppler. I sensori ad ultrasuoni sono ampiamente utilizzati nell'industria, nella difesa nazionale, nella biomedicina, ecc.

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

I principali indicatori di prestazione dei sensori ad ultrasuoni

Il nucleo di una sonda ad ultrasuoni è un chip piezoelettrico nella sua giacca di plastica o metallo. Potrebbero esserci molti tipi di materiali che costituiscono il wafer. Anche le dimensioni del wafer, come il diametro e lo spessore sono diverse, quindi le prestazioni di ciascuna sonda sono diverse, dobbiamo comprendere le sue prestazioni prima dell'uso. I principali indicatori di prestazione dei sensori ad ultrasuoni includono:

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

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

    (3) Sensibilità. Dipende principalmente dal wafer di produzione stesso. Il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico è grande e la sensibilità è alta; Altrimenti, la sensibilità è bassa.

Struttura e principio di lavoro

    Quando la tensione viene applicata alla ceramica piezoelettrica, si verificherà deformazione meccanica con variazioni di tensione e frequenza. D'altra parte, quando la ceramica piezoelettrica è vibrata, viene generata una carica. Usando questo principio, quando un segnale elettrico viene applicato a un vibratore composto da due ceramiche piezoelettriche o una ceramica piezoelettrica e un foglio di metallo, un cosiddetto elemento bimorfo, vengono emesse onde ultrasuoni a causa della vibrazione di piegatura. Al contrario, quando si applica la vibrazione ad ultrasuoni a un elemento bimorfo, viene generato un segnale elettrico. Sulla base degli effetti di cui sopra, la ceramica piezoelettrica può essere utilizzata come sensori ad ultrasuoni.

    Come un sensore ad ultrasuoni, un vibratore composto viene fisso in modo flessibile sulla base. Il vibratore composito è una combinazione di un risonatore e un vibratore di 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 di irradiare efficacemente le onde ad ultrasuoni generate a causa delle vibrazioni e di concentrare efficacemente le onde ad ultrasuoni nella parte centrale del vibratore.

    I vantaggi del sensore di distanza ad ultrasuoni: la risoluzione longitudinale è elevata e può identificare oggetti di riflessione trasparenti, traslucidi e diffusi; particolarmente adatto per la misurazione senza contatto in condizioni scure, umide e in altre dure; Sulla base del sistema di rilevamento del sensore ad ultrasuoni, è facile realizzare miniaturizzazione e integrazione.