Ultraskaņas sensoru priekšrocības un trūkumi

Ultraskaņas sensoriem ir augstas mērījumu precizitātes, stabilas darbības un temperatūras kompensācijas īpašības. Tos plaši izmanto ražošanā, jaudā, metalurģiski izmērītos celtniecības materiālos, ķīmiskajās vielās, pārtikā, automašīnās, noliktavās, kuģos, kuģos, tekstilizstrādājumos, transportēšanā, izpētē, šķidruma līmenī, līmeņa uzraudzībā, atvērtā grāvja plūsmas noteikšanā, robotu tehnoloģijā, pārtikas pārstrādē un citās nozarēs var izmērīt gan šķidros materiālus, gan cietos materiālus.

Lai arī ultraskaņa tiek plaši izmantota, kā sakot, ar labu zeltu nepietiek, neviens nav ideāls. Vai no jūsu iepriekšējās izpratnes un ultraskaņas sensoru pieredzes ir kādas ultraskaņas sensoru priekšrocības un trūkumi, vai šīm priekšrocībām un trūkumiem būs zināma ietekme uz mūsu dzīvi? Tas ir tad, kad mēs saprotam ultraskaņas sensorus padziļināti, jāpievērš uzmanība. 

Pirmkārt, runāsim par ultraskaņas sensora darba principu: ultraskaņas sensors ir sensors, kas izstrādāts, izmantojot ultraskaņas viļņu īpašības. Ultraskaņas zondi galvenokārt sastāv no pjezoelektriskām mikroshēmām, kas var gan pārraidīt, gan saņemt ultraskaņas viļņus. Pjezoelektriskais ultraskaņas ģenerators faktiski izmanto pjezoelektriskā kristāla rezonansi darbam. Tam ir divas pjezoelektriskās mikroshēmas un rezonanses plāksne. Ja impulsa signāla frekvence, kas tiek piemērota tā poliem, ir vienāds ar pjezoelektriskā vafeles dabisko svārstību frekvenci, pjezoelektriskā vafele rezonēs un virzīs rezonanses plāksni, lai vibrētu, kas radīs ultraskaņas viļņus. Un otrādi, ja starp diviem elektrodiem netiek pielietots spriegums, kad rezonanses plāksne saņem ultraskaņas viļņus, tā nospiedīs pjezoelektrisko vafeļu, lai vibrētu un pārveidotu mehānisko enerģiju elektriskajos signālos. Šajā laikā tas kļūst par ultraskaņas uztvērēju. Nelielas enerģijas ultraskaņas zondes galvenokārt izmanto noteikšanai. Viņiem ir daudz dažādu struktūru, un tos var iedalīt taisnās zondes (gareniskos viļņos), slīpas zondes (šķērsvirziena viļņi), virsmas zondes (virsmas viļņi), jēra viļņu zondes (jēra vilnis) un dubultās zondes, kas atspoguļojas viena zonde un viena zonde saņem).

Otrkārt, ultraskaņas īpašību izmantošana objektu mērīšanai ir daudz priekšrocību. Tas ir tāpēc, ka ultraskaņas viļņiem ir augstas frekvences, īsa viļņa garuma un nelielu difrakcijas parādību īpašības, īpaši labas tiešās spējas, un tās var būt staru un virziena izplatīšanās. Ultraskaņas viļņiem ir lieliska spēja iekļūt šķidrumos un cietās vielās, īpaši necaurspīdīgās saules cietās vielās, kas var iekļūt desmitiem metru dziļumā. Ultraskaņas viļņi, kas sastopas ar piemaisījumiem vai saskarnēm, radīs ievērojamas atstarojumus un veidos atspoguļojumus atbalsos, un aizkustinošie kustīgie objekti var radīt Doplera efektu. Sensori, kas izstrādāti, pamatojoties uz ultraskaņas īpašībām, tiek saukti par 'ultraskaņas sensoriem', un tos plaši izmanto rūpniecībā, nacionālajā aizsardzībā, biomedicīnā utt.

Tā kā pjezoelektriskā materiāla kurija punkts parasti ir salīdzinoši augsts, īpaši diagnozei izmantotais ultraskaņas sensors izmanto nelielu ultraskaņas sensoru, darba temperatūra ir salīdzinoši zema, un tas var ilgu laiku darboties bez neveiksmes. Medicīnas ultraskaņas zondi ir salīdzinoši augsta temperatūra, un tā ir nepieciešama atsevišķa saldēšanas iekārta. Jutība galvenokārt ir atkarīga no pašas vafeles. Elektromehāniskā savienojuma koeficients ir liels, un jutība ir augsta; Pretējā gadījumā jutība ir zema. Ir trīs iemesli:

1. Strāvas ultraskaņas sensoru biežums ir samērā fiksēts. Piemēram, 40kHz sensoru var izmantot tikai 38–42 kHz. Citas frekvences ir līdzīgas. Pašlaik diez vai ir redzami sensori ar plašu frekvences diapazonu, piemēram, 40kHz ~ 500kHz;

2. Braukšanas spriegums ir salīdzinoši augsts, parasti starp 100 VP-P līdz 1500VP-P. Daudzās zemsprieguma ierīcēs ir nepieciešams palielināt impulsa transformatoru, taču tas arī radīs dažas sarežģītas problēmas. Ja ir sensors ar 3 ~ 5 V zema sprieguma piedziņu (lielāka jauda), tas būs labāk;

3. Jutīgumam jābūt augstākai.

Var redzēt, ka ultraskaņas sensors var izstarot, saņemt un analizēt skaņu, kuru mūsu cilvēka auss nevar noteikt. Atklāšanas ziņā ultraskaņas sensoru izmantošana var sasniegt tādas funkcijas kā ultraskaņas diapazons un ultraskaņas trūkumu noteikšana, kuras var izmantot, lai noteiktu zemūdenes kuģu vrakus, ienaidnieka zemūdenes un parādītu metāla iekšējās traumas. Tos var izmantot dažādās tehniskajās jomās, piemēram, rūpniecībā, lauksaimniecībā, gaismas rūpniecībā un medicīniskajā ārstēšanā, kas ir cieši saistīti ar mūsu dzīvi.