Ультрадыбыстық өрлеу принципі

Ультрадыбыстық өрлеу - бұл екі нысан арасындағы қашықтықты анықтау үшін дыбыстық толқындарды қолданатын технология. Бұл әртүрлі салалардағы, оның ішінде автомобиль, денсаулық сақтау және робототехника саласындағы маңызды құралға айналды. Осы мақаланың мақсаты ультрадыбыстық өрлеу қағидатының және оның қосымшаларының жан-жақты түсіндірмесін ұсыну.

Ультрадыбыстық дегеніміз не?

Ультрадыбыстық өрлеу - бұл екі нысан арасындағы қашықтықты анықтау үшін жоғары жиілікті дыбыстық толқындарды қолданатын әдіс. Ол ультрадыбыстық толқынды түрлендіргіштен беру арқылы жұмыс істейді және толқынға кететін уақытты өлшеу кезінде, ол затты ұрғаннан кейін артқа серпілу керек. Толқынды қайтаруға кететін уақыт түрлендіргіш пен нысан арасындағы қашықтықты есептеу үшін қолданылады. Әр түрлі ультрадыбыстық сенсорлардың, соның ішінде бір түрлендіргіш датчиктер мен қосарланған түрлендіргіш датчиктер бар.

Ультрадыбыстық өрлеудің жұмыс принципі

Ультрадыбыстық өрлеу қағидасы дыбыстық толқындардың физикасына негізделген. Ультрадыбыстық толқын түрлендіргіштен берілсе, ол ауа арқылы өтеді және объектіге жетеді. Содан кейін толқын түрлендіргішке қайта оралады, ал толқын үшін қайталанатын уақыт өлшенеді. Бұл уақыт түрлендіргіш пен нысан арасындағы қашықтықты есептеу үшін қолданылады.

Түрлендіргіш ультрадыбыстық өрлеуде маңызды рөл атқарады. Ол ультрадыбыстық толқынды таратуға және қабылдауға жауап береді. Түрлендіргіш электр сигналдарын механикалық тербелістерге айналдырады, ол содан кейін ультрадыбыстық толқындар ретінде беріледі. Толқын затты ұрып, артқа бұралғанда, түрлендіргіш толқынды қабылдайды және оны қайтадан электрлік сигналға айналдырады.

Ультрадыбыстық өрлеудің артықшылықтары мен шектеулері

Ультрадыбыстық өрлеу басқа көптеген технологиялардан бірнеше артықшылықтарға ие. Бұл байланыс емес, яғни оны физикалық тұрғыдан ұстамай нысандар арасындағы қашықтықты өлшеу үшін қолдануға болатындығын білдіреді. Бұл сонымен қатар дәлірек, дәл өлшеуді де, тіпті алыс қашықтыққа да бере алады.

Алайда, ультрадыбыстық өрлеудің кейбір шектеулері бар. Оған температура, ауа қысымы және ылғалдылық сияқты қоршаған орта факторлары әсер етеді. Сондай-ақ, ол қатты заттарға ене алмайды, деген мағынасы басқа объектінің артындағы объектінің қашықтықын өлшей алмайды. Бұл оның пайдалылығын белгілі бір қосымшаларда шектей алады.

Басқа көптеген технологиялармен салыстырғанда лазерлік және инфрақызылдық және инфрақызылдық, ультрадыбыстық өрлеу салыстырмалы түрде арзан және оларды жүзеге асыру оңай. Бұл оны көптеген қосымшалар үшін танымал таңдау жасайды.

Ультрадыбыстық өрлеуді қолдану

Ультрадыбыстық өрлеу әр түрлі салаларда, соның ішінде автомобиль, денсаулық сақтау және робототехника саласында қолданылады. Автомобиль саласында ультрадыбыстық өрлеу көлік құралдарында қашықтықтан өлшеу және кедергілерді анықтау үшін қолданылады. Бұл көліктерге соқтығысудан және саябақтардан аулақ болуға мүмкіндік береді.

Денсаулық сақтау саласында ультрадыбыстық өрлеу инвазивті емес бейнелеу және ішкі мүшелер арасындағы қашықтықты өлшеу үшін қолданылады. Бұл медициналық мамандарға пациенттерді инвазивті процедуралар қажетсіз диагностикалауға және емдеуге мүмкіндік береді.

Робототехника саласында ультрадыбыстық өрлеу навигация мен кедергіден аулақ болу үшін қолданылады. Ультрадыбыстық сенсорлармен жабдықталған роботтар күрделі ортаны шарлайды және кедергілерден аулақ бола алады, оларды тиімді және тиімді етеді.

Ультрадыбыстық өрлеудің болашағы

Ультрадыбыстық өрлеу саласы тез дамып келеді, жаңа жетістіктер үнемі жасалады. Болашақта ультрадыбыстық өрлеу одан да көп салалар мен қосымшаларға біріктірілген болуы мүмкін.

Ультрадыбыстық өрлеуді болашақта бір потенциал қолдану автономды көліктер саласында. Автономды көліктер қауіпсіз жылжу үшін өте дәл және сенімді өлшеу жүйелерін қажет етеді. Ультрадыбыстық өрлеу бұл жерде маңызды рөл атқаруы мүмкін, автономды көліктерге қауіпсіз жұмыс істеуге қажетті қашықтықты өлшеуге мүмкіндік береді.

Өнеркәсіптік автоматтандыру саласында ультрадыбыстық өрлеудің тағы бір ықтимал қолданылуы. Тиімді және үнемді автоматтандыру жүйелеріне сұраныстың артуымен, ультрадыбыстық өрлеу өндірістік роботтарды дәл және сенімді өлшеуде маңызды рөл атқара алады.

Қорытынды

Қорытындылай келе, ультрадыбыстық диспетация - бұл екі нысан арасындағы қашықтықты анықтау үшін жоғары жиілікті дыбыстық толқындарды қолданатын технология. Бұл әртүрлі салалардағы, оның ішінде автомобиль, денсаулық сақтау және робототехника саласындағы маңызды құралға айналды. Ультрадыбыстық өрлеу принципі дыбыстық толқындардың физикасына негізделген және ультрадыбыстық түрлендіргіштерді қолдану арқылы мүмкін болады. Ультрадыбыстық ауқымда кейбір шектеулер бар, сонымен қатар, бұл бірнеше артықшылықтарға ие, сонымен қатар кең ауқымды өтініштер үшін танымал таңдау жасайды. Ультрадыбыстық өрттің болашағы жарқын көрінеді, көкжиекте жаңа жетістіктермен және ықтимал қосымшалармен.

Адамның құлағы естілетін дыбыстық толқын жиілігі 20 Гц ~ 20 кхц құрайды. Жиілік 20 кГц-тан жоғары болған кезде, адам құлағы оны ести алмайды. Сондықтан, біз дыбыстық толқынды 20 кГц «ультрадыбыстық толқын» -ден жоғары жиілікпен атаймыз.

Ультрадыбыстық күшті диритивтендіріліп, ауада алыс қашықтыққа барады. Ол кедергілерге кезіккенде көрініс табады. Сондықтан, адамдар көбінесе қашықтықтан өлшеу үшін ультрадыбыстық толқынды қолданады.

Ультрадыбыстық қашықтықты өлшеудің ең жиі кездесетін әдісі - жаңғырту әдісі. Ультрадыбыстық таратқыш ультрадыбыстық толқындарды белгілі бір бағытта шығарады. Эмиссия сияқты уақытта таймер уақытын бастайды. Ультрадыбыстық қабылдағыш ультрадыбыстық толқындарды алған кезде дереу уақытты тоқтатады. Ауада ультрадыбыстық толқындардың таралу жылдамдығы 340 м / с құрайды. Таймер жазған уақытқа сәйкес, шығарындылар нүктесінен кедергілер бетіне дейінгі қашықтық есептеледі.

Ультрадыбыстық сенсорлардың негізгі көрсеткіштері:

(1) Жұмыс жиілігі. Жұмыс жиілігі - пьезоэлектрлік чиптің резонанстық жиілігі. Штрих-токтың кернеуі екі ұшына қолданылатын жиілігі чиптің резонанстық жиілігіне тең болған кезде, шығыс энергиясы ең үлкен және сезімталдық да ең жоғары болып табылады.

(2) жұмыс температурасы. Пьезоэлектрлік материалдың қашықтықты нүктесі, әсіресе, диагностиканың ультрадыбыстық зонасы, әсіресе, диагностиканың ультрадыбыстық зонасы аз қуатты қолданады, сондықтан жұмыс температурасы салыстырмалы түрде төмен, сондықтан ол ұзақ уақыт жұмыс істей алады. Медициналық емдеуде қолданылатын ультрадыбыстық зондтың температурасы салыстырмалы түрде жоғары, ал бөлек салқындату құрылғысы қажет.

(3) сезімталдық. Бұл негізінен өндірістік чиптің өзі, электромеханикалық байланыстыру коэффициенті үлкен, сондықтан сезімталдық жоғары.

Ғылым мен техниканың қарқынды дамуымен ультрадыбыстық сенсорлардың қолданылуын табу қиын емес. Мысалы, қайта құру Радар тұрақ пен кедергіден аулақ болу функциясын жүзеге асыру үшін қашықтықты өлшеу үшін ультрадыбыстық толқындарды қолданады. Манорши инженері үш ультрадыбыстық сенсорды MSW-A1458H09tr, MSW-A1440H09TR және MSW-A1840H12TR ұсынады. Олардың жақсы тұрақтылығы, жоғары сезімталдығы және жоғары дәлдіктері бар және оны нарық жақсы қабылдады.