Ультрадыбыстық сенсорлар қалай жұмыс істейді?

Ультрадыбыстық сенсорлар - сенсордан мақсатты нысанға дейінгі қашықтықты өлшеу үшін ультрадыбыстық сигналдарды басқа энергия сигналдарына (әдетте электрлік сигналдар) түрлендіретін құрылғылар. Ультрадыбыстық толқын - бұл діріл жиілігі 20 кГц-тен жоғары механикалық толқын және ол жоғары жиілікті, қысқа толқын ұзындығын, шағын дифракция құбылысының сипаттамаларына, әсіресе сәулелерге айналуы және бағытта таралуы мүмкін жақсы бағыттылыққа ие.

Ультрадыбыстық сенсорды мақсатты нысанның қашықтығын өлшеу үшін ультрадыбыстық қашықтық сенсоры ретінде пайдалануға болады, ультрадыбыстық толқындарды беру және шағылысқан дыбысты электрлік сигналдарға түрлендіру үшін 40 кц керамикалық түрлендіргішке (таратқыш) электр сигналдарын қолдану арқылы нысанның болуын және қозғалысын анықтауға болады (суретті қараңыз).

Ультрадыбыстық сенсордың жұбы бөлек блоктар ретінде қол жетімді немесе бір блок ретінде біріктірілген таратқыш пен қабылдағыштан тұрады. Төмендегі суретте Manorshi 40KHz ультрадыбыстық таратқышы мен қабылдағышы көрсетілген. (Қосымша ақпаратты Manorshi веб-сайтынан таба аласыз: www.manorshi.com )

Ультрадыбыстық сенсорлардың жұмысы

Ультрадыбыстық таратқыш конустық металл парақпен бекітілген пьезокерамикалық кристалды пайдаланады. Пьезокерамикаға электрлік кернеу берілгенде, ол үздіксіз кеңею және қысқару арқылы дірілдейді. Нәтижесінде пьезоэлектрлік материалдың қасиеті бойынша резонатордың конустық пішініне байланысты түзу таралатын ультрадыбыстық толқындар пайда болады.

 

Ультрадыбыстық қабылдағыштар дәл қарама-қарсы тұжырымдамада жұмыс істейді. Ультрадыбыстық толқын резонатор арқылы соққанда, қосылған вибратор (металл пластина) дірілдейді. Пьезоэлектрлік керамикалық дискінің тербелісін вибраторға жабыстыру арқылы пьезоэлектрлік керамикалық материалдың сипаттамаларына сәйкес ток пайда болады. Бұл ток әрі қарай екі сыртқы өткізгіштерден алынады.

Қысқасы, ультрадыбыстық сенсорлар ультрадыбыстық толқындарды жібере де, қабылдай да алады. Ультрадыбыстық толқындарды беру кезінде ол электр энергиясын ультрадыбыстық толқындарға түрлендіреді; жаңғырықтарды қабылдағанда, ол ультрадыбыстық толқындардың тербелісін электрлік сигналдарға айналдырады, сондықтан оны 'ультрадыбыстық түрлендіргіш' деп атайды.

Ультрадыбыстық датчиктердің өнімділік сипаттамалары

Дөңгелек пьезоэлектрлік пластинаның құрылымдық сипаттамаларына байланысты шығарылатын ультрадыбыстық толқындар белгілі бір бағыттылыққа ие, ал сәуленің көлденең қимасы эллипске ұқсас, сондықтан анықтау диапазоны шектеулі. Көлденең жазықтықтың анықтау бұрышы 120 градус, ал тік жазықтықтың анықтау бұрышы 60 градус.

Ультрадыбыстық сенсорлардың ерекшеліктері

1. Қарапайым құрылым және ыңғайлы өндіріс;

2. Қоршаған ортаның электромагниттік өрістері оңай кедергі жасамайды;

3. Ультрадыбыс жарық пен түске сезімтал емес, мөлдір және нашар шағылыстыратын объектілерді анықтау үшін қолданылады.