Ультрадыбыстық сенсорлардың артықшылықтары мен кемшіліктері

Ультрадыбыстық сенсорлар жоғары өлшеу дәлдігі, тұрақты жұмыс және температураны өтеу сипаттамаларына ие. Олар өндірісте, энергетикада, металлургиялық өлшенетін құрылыс материалдарында, химиялық заттарда, тамақ өнімдерінде, автомобильдерде, қоймаларда, кемелерде, кемелерде, тоқыма өнеркәсібінде, көлікте, барлауда, сұйықтық деңгейінде, деңгейді бақылауда, ашық арық ағынын анықтауда, робот технологиясында, тамақ өңдеуде және басқа салаларда сұйық материалдарды да, қатты материалдарды да өлшей алады.

УДЗ кеңінен қолданылғанымен, жақсы алтын аздық етеді, мінсіз ешкім жоқ. Ультрадыбыстық сенсорлар туралы бұрынғы түсінігіңіз бен тәжірибеңізден ультрадыбыстық сенсорлардың артықшылықтары мен кемшіліктері бар ма, бұл артықшылықтар мен кемшіліктер біздің өмірімізге белгілі бір әсер ете ме? Бұл ультрадыбыстық сенсорларды терең түсінген кезде, назар аудару керек. 

Ең алдымен, ультрадыбыстық сенсордың жұмыс принципі туралы сөйлесейік: ультрадыбыстық сенсор - ультрадыбыстық толқындардың сипаттамаларын пайдалана отырып әзірленген сенсор. Ультрадыбыстық зонд негізінен пьезоэлектрлік чиптерден тұрады, олар ультрадыбыстық толқындарды жібере және қабылдай алады. Пьезоэлектрлік ультрадыбыстық генератор жұмыс істеу үшін пьезоэлектрлік кристалдың резонансын пайдаланады. Оның екі пьезоэлектрлік чиптері және резонанстық тақтасы бар. Оның полюстеріне қолданылатын импульстік сигналдың жиілігі пьезоэлектрлік пластинаның табиғи тербеліс жиілігіне тең болғанда, пьезоэлектрлік пластина резонанс тудырады және ультрадыбыстық толқындарды тудыратын резонансты пластинаны дірілге апарады. Керісінше, егер резонанстық пластина ультрадыбыстық толқындарды қабылдаған кезде екі электрод арасында кернеу болмаса, ол пьезоэлектрлік пластинаны дірілдеу және механикалық энергияны электрлік сигналдарға түрлендіру үшін басады. Бұл кезде ол ультрадыбыстық қабылдағышқа айналады. Анықтау үшін көбінесе төмен қуатты ультрадыбыстық зондтар қолданылады. Олардың әртүрлі құрылымдары бар және түзу зондтар (бойлық толқындар), қиғаш зондтар (көлденең толқындар), беттік зондтар (беттік толқындар), қой толқыны зондтары (қозы толқыны) және қос зондтар Бір зонд шағылыстырады және бір зонд қабылдайды.

Екіншіден, объектілерді өлшеу үшін ультрадыбыстық сипаттамаларды пайдалану көптеген артықшылықтарға ие. Өйткені ультрадыбыстық толқындар жоғары жиілік, қысқа толқын ұзындығы және шағын дифракция құбылыстарының сипаттамаларына, әсіресе жақсы бағыттауға ие және сәуле мен бағытталған таралу болуы мүмкін. Ультрадыбыстық толқындар сұйықтар мен қатты заттарға, әсіресе ондаған метр тереңдікке енетін мөлдір емес күн қатты заттарына өте үлкен қабілетке ие. Қоспалармен немесе интерфейстермен кездесетін ультрадыбыстық толқындар елеулі шағылысулар тудырады және жаңғырықтарға шағылысады, ал қозғалатын нысандарға тию Доплер әсерін тудыруы мүмкін. Ультрадыбыстық сипаттамаларға негізделген сенсорлар 'ультрадыбыстық сенсорлар' деп аталады және өнеркәсіпте, ұлттық қорғаныста, биомедицинада және т.б. кеңінен қолданылады.

Дегенмен, пьезоэлектрлік материалдың Кюри нүктесі әдетте салыстырмалы түрде жоғары болғандықтан, әсіресе диагностика үшін пайдаланылатын ультрадыбыстық сенсор шағын ультрадыбыстық сенсорды пайдаланады, жұмыс температурасы салыстырмалы түрде төмен және ол ұзақ уақыт бойы ақаусыз жұмыс істей алады. Медициналық ультрадыбыстық зондтар салыстырмалы түрде жоғары температураға ие және бөлек тоңазытқыш жабдықты қажет етеді. Сезімталдық негізінен вафлидің өзіне байланысты. Электрмеханикалық ілінісу коэффициенті үлкен және сезімталдығы жоғары; әйтпесе, сезімталдық төмен болады. Үш себеп бар:

1. Ағымдағы ультрадыбыстық сенсорлардың жиілігі салыстырмалы түрде бекітілген. Мысалы, 40 кГц сенсорды тек 38-42 кГц жиілікте пайдалануға болады. Басқа жиіліктер де ұқсас. Қазіргі уақытта 40КГц ~ 500КГц сияқты кең жиілік диапазоны бар датчиктер көрінбейді;

2. Қозғалыс кернеуі салыстырмалы түрде жоғары, әдетте 100Vp-p және 1500Vp-p арасында. Көптеген төмен вольтты құрылғыларда күшейту үшін импульстік трансформатор қажет, бірақ ол сонымен бірге кейбір күрделі мәселелерге әкеледі. 3 ~ 5В төмен вольтты жетек (үлкен қуат) бар сенсор болса, жақсырақ болады;

3. Сезімталдық жоғарырақ болуы керек.

Ультрадыбыстық сенсор адам құлағы анықтай алмайтын дыбысты шығара, қабылдай және талдай алатынын көруге болады. Анықтау тұрғысынан ультрадыбыстық сенсорларды пайдалану ультрадыбыстық диапазон және ультрадыбыстық ақауларды анықтау сияқты функцияларға қол жеткізе алады, бұл суасты кемелерінің апатқа ұшырауын, жаудың суасты қайықтарын анықтау және металл ішкі жарақаттарын көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін. Оларды біздің өмірімізбен тығыз байланысты өнеркәсіп, ауыл шаруашылығы, жеңіл өнеркәсіп және емдеу сияқты әртүрлі техникалық салаларға қолдануға болады.