Қарау саны: 87 Автор: Сайт редакторы Жариялау уақыты: 14.04.2020 Шығу орны: Сайт
Ультрадыбыстық сенсорлар - ультрадыбыстың сипаттамаларын пайдалана отырып жасалған сенсорлар. Ультрадыбыстық диапазондық сенсорлар ультрадыбыстық сигналдарды басқа энергия сигналдарына (әдетте электрлік сигналдар) түрлендіретін сенсорлар болып табылады. Ультрадыбыс – тербеліс жиілігі 20 кГц-тен жоғары механикалық толқын. Ол жоғары жиілікті, қысқа толқын ұзындығын, шағын дифракция құбылысының сипаттамаларына ие, әсіресе жақсы бағыттау және сәулелік және бағытталған таралу болуы мүмкін. Ультрадыбыстың сұйықтар мен қатты денелерге, әсіресе күн сәулесі түспейтін қатты заттарға өту қабілеті зор. Қоспалармен немесе интерфейстермен кездесетін ультрадыбыстық толқындар шағылысқан жаңғырықтарды қалыптастыру үшін елеулі шағылысулар жасайды, ал қозғалатын нысандарға тию Доплер әсерін тудыруы мүмкін. Ультрадыбыстық сенсорлар өнеркәсіпте, ұлттық қорғаныста, биомедицинада және т.б.
Бұл функцияны орындайтын құрылғы дәстүрлі түрде ультрадыбыстық түрлендіргіш немесе ультрадыбыстық зонд деп аталатын ультрадыбыстық сенсор болып табылады.
| Орталық жиілік | 40±1,0КГц |
| Дыбыс қысымының деңгейі | 100дБ мин. |
| Қабылдау сезімталдығы | -72дБ мин. |
| Эхо сезімталдығы | ≥230мВ |
| Қоңырау (мс) | 1,2 макс |
| Сыйымдылық кезінде | 1КГц±20% 2400pF |
| Максималды қозғалыс кернеуі (жалғасы) | 20Vrms |
| Толық сәуле бұрышы | -6дБ 47° типтік |
| Шығу уақыты | ≤1,2 мс |
| Жұмыс температурасы | -30～+80℃ |
| Сақтау температурасы | -30～+80℃ |
Ультрадыбыстық зондтың өзегі оның пластикалық немесе металл курткасындағы пьезоэлектрлік чип болып табылады. Вафельді құрайтын материалдардың көптеген түрлері болуы мүмкін. Вафлидің диаметрі мен қалыңдығы сияқты өлшемдері де әртүрлі, сондықтан әрбір зондтың өнімділігі әртүрлі, пайдалану алдында оның өнімділігін түсінуіміз керек. Ультрадыбыстық сенсорлардың негізгі өнімділік көрсеткіштеріне мыналар жатады:
(1) Жұмыс жиілігі. Жұмыс жиілігі пьезоэлектрлік пластинаның резонанстық жиілігі болып табылады. Оған берілген айнымалы ток кернеуінің жиілігі микросхеманың резонанстық жиілігіне тең болғанда, шығыс энергиясы ең үлкен, ал сезімталдық та ең жоғары болады.
(2) Жұмыс температурасы. Пьезоэлектрлік материалдардың Кюри нүктесі әдетте салыстырмалы түрде жоғары болғандықтан, әсіресе диагностикаға арналған ультрадыбыстық зонд аз қуатты пайдаланған кезде, 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.
(3) Сезімталдық. Бұл негізінен вафлиді өндіруге байланысты. Электрмеханикалық ілінісу коэффициенті үлкен және сезімталдығы жоғары; әйтпесе, сезімталдық төмен болады.
Пьезоэлектрлік керамикаға кернеуді қолданғанда кернеу мен жиіліктің өзгеруімен механикалық деформация пайда болады. Екінші жағынан, пьезоэлектрлік керамика дірілдеген кезде заряд пайда болады. Осы принципті пайдалана отырып, екі пьезоэлектрлік керамикадан немесе пьезоэлектрлік керамикадан және биморфты элемент деп аталатын металл қаңылтырдан тұратын вибраторға электр сигналын бергенде, иілу тербелісінен ультрадыбыстық толқындар шығарылады. Керісінше, биморфтық элементке ультрадыбыстық діріл әсер еткенде, электрлік сигнал пайда болады. Жоғарыда көрсетілген әсерлердің негізінде пьезоэлектрлік керамика ультрадыбыстық сенсорлар ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Ультрадыбыстық сенсор сияқты, құрама вибратор негізге икемді түрде бекітілген. Композиттік вибратор - металл парақ пен пьезоэлектрлік керамикалық парақтан тұратын резонатор мен биморфты пьезоэлектрлік элемент вибраторының комбинациясы. Резонатор керней пішінді, мақсаты діріл әсерінен пайда болатын ультрадыбыстық толқындарды тиімді сәулелендіру және ультрадыбыстық толқындарды вибратордың орталық бөлігінде тиімді шоғырландыру.
Ультрадыбыстық диапазон датчигінің артықшылықтары: бойлық ажыратымдылығы жоғары және ол мөлдір, мөлдір және диффузиялық шағылыстыру объектілерін анықтай алады; әсіресе қараңғы, ылғалды және басқа да қатал жағдайларда жанасусыз өлшеуге жарамды; ультрадыбыстық сенсорлық жүйе негізінде миниатюризация мен интеграцияны жүзеге асыру оңай.
