Ultraskaņas diapazona princips

Ultraskaņas diapazons ir tehnoloģija, kas izmanto skaņas viļņus, lai noteiktu attālumu starp diviem objektiem. Tas ir kļuvis par būtisku instrumentu dažādās nozarēs, ieskaitot automobiļu, veselības aprūpi un robotiku. Šī raksta mērķis ir sniegt visaptverošu ultraskaņas diapazona principa un tā pielietojumu skaidrojumu.

Kas ir ultraskaņas diapazons?

Ultraskaņas diapazons ir paņēmiens, kas izmanto augstfrekvences skaņas viļņus, lai noteiktu attālumu starp diviem objektiem. Tas darbojas, pārraidot ultraskaņas vilni no devēja un izmērot laiku, kas nepieciešams, lai vilnis atgrieztos pēc objekta sitiena. Laiks, kas nepieciešams, lai viļņa atgriešanās, tiek izmantots, lai aprēķinātu attālumu starp devēju un objektu. Ir dažādi ultraskaņas sensoru veidi, ieskaitot viena devēja sensorus un divkāršu devēju sensorus.

Darba ultraskaņas diapazona princips

Ultraskaņas diapazona princips ir balstīts uz skaņas viļņu fiziku. Kad no devēja tiek pārraidīts ultraskaņas vilnis, tas pārvietojas pa gaisu un sasniedz objektu. Pēc tam vilnis atlec atpakaļ pie devēja, un tiek izmērīts laiks, kas nepieciešams, lai viļņa atgriešanās. Šis laiks tiek izmantots, lai aprēķinātu attālumu starp devēju un objektu.

Dārzītājam ir svarīga loma ultraskaņas diapazonā. Tas ir atbildīgs par ultraskaņas viļņa pārsūtīšanu un saņemšanu. Pārveidotājs elektriskos signālus pārvērš mehāniskās vibrācijās, kuras pēc tam pārnēsā kā ultraskaņas viļņus. Kad vilnis nonāk objektā un atlec atpakaļ, devējs saņem vilni un pārvērš to atpakaļ elektriskā signālā.

Ultraskaņas diapazona priekšrocības un ierobežojumi

Ultraskaņas diapazonam ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām. Tas ir bezkontakts, kas nozīmē, ka to var izmantot, lai izmērītu attālumu starp objektiem, fiziski tiem nepieskaroties. Tas ir arī precīzs, nodrošinot precīzus mērījumus pat lielos attālumos.

Tomēr ultraskaņas diapazonam ir arī daži ierobežojumi. To ietekmē vides faktori, piemēram, temperatūra, gaisa spiediens un mitrums. Tas arī nevar iekļūt cietos objektos, kas nozīmē, ka tas nevar izmērīt attālumu līdz objektam, kas atrodas aiz cita objekta. Tas var ierobežot tā lietderību noteiktās lietojumprogrammās.

Salīdzinot ar citām diapazona tehnoloģijām, piemēram, lāzera diapazonu un infrasarkano staru diapazonu, ultraskaņas diapazons ir salīdzinoši lēts un viegli ieviests. Tas padara to par populāru izvēli visdažādākajām lietojumprogrammām.

Ultraskaņas diapazona pielietojumi

Ultraskaņas diapazons tiek izmantots dažādās nozarēs, ieskaitot automobiļu, veselības aprūpi un robotiku. Automobiļu rūpniecībā attāluma mērīšanai un šķēršļu noteikšanai transportlīdzekļos izmanto ultraskaņas diapazonu. Tas ļauj transportlīdzekļiem droši izvairīties no sadursmēm un novietot novietošanu.

Veselības aprūpes nozarē ultraskaņas diapazonu izmanto neinvazīvai attēlveidošanai un attāluma noteikšanai starp iekšējiem orgāniem. Tas ļauj medicīnas speciālistiem diagnosticēt un ārstēt pacientus bez invazīvām procedūrām.

Robotikas jomā navigācijai un šķēršļu novēršanai izmanto ultraskaņas diapazonu. Roboti, kas aprīkoti ar ultraskaņas sensoriem, var orientēties sarežģītā vidē un izvairīties no šķēršļiem, padarot tos efektīvākus un efektīvākus.

Ultraskaņas nākotne

Ultraskaņas diapazona lauks strauji attīstās, un visu laiku tiek veikti jauni sasniegumi. Nākotnē ir iespējams, ka ultraskaņas diapazons tiks integrēts vēl vairāk nozarēs un lietojumprogrammās.

Viens no iespējamiem ultraskaņas diapazona turpmākajiem pielietojumiem ir autonomu transportlīdzekļu jomā. Autonomiem transportlīdzekļiem būs nepieciešama ļoti precīza un uzticama attāluma mērīšanas sistēmas, lai droši pārvietoties. Ultraskaņas diapazonam varētu būt izšķiroša loma šajā, nodrošinot nepieciešamos attāluma mērījumus, lai autonomi transportlīdzekļi varētu droši darboties.

Vēl viens potenciālais ultraskaņas diapazona pielietojums ir rūpnieciskās automatizācijas jomā. Pieaugot pieprasījumam pēc efektīvām un rentablām automatizācijas sistēmām, ultraskaņas diapazonam varētu būt galvenā loma, nodrošinot precīzus un uzticamus rūpniecisko robotu mērījumus.

Secinājums

Noslēgumā jāsaka, ka ultraskaņas diapazons ir tehnoloģija, kas izmanto augstfrekvences skaņas viļņus, lai noteiktu attālumu starp diviem objektiem. Tas ir kļuvis par būtisku instrumentu dažādās nozarēs, ieskaitot automobiļu, veselības aprūpi un robotiku. Ultraskaņas diapazona princips ir balstīts uz skaņas viļņu fiziku, un tas ir iespējams, izmantojot ultraskaņas devējus. Kaut arī ultraskaņas diapazonam ir daži ierobežojumi, tam ir arī vairākas priekšrocības, padarot to par populāru izvēli plašam lietojumprogrammu klāstam. Ultraskaņas diapazona nākotne izskatās gaiša, ar jauniem sasniegumiem un iespējamiem pielietojumiem pie horizonta.

Skaņas viļņu frekvence, ko cilvēka ausis var dzirdēt, ir 20Hz ～ 20kHz. Kad frekvence ir augstāka par 20 kHz, cilvēka auss to nevar dzirdēt. Tāpēc mēs saucam skaņas vilni ar frekvenci, kas lielāka par 20kHz 'Ultraskaņas vilni'.

Ultraskaņu ir spēcīga direktore, un tā pārvietojas ar lielu attālumu gaisā. Tas tiks atspoguļots, saskaroties ar šķēršļiem. Tāpēc attāluma mērīšanai cilvēki bieži izmanto ultraskaņas viļņu.

Visbiežāk ultraskaņas attāluma mērīšanas metode ir atbalss noteikšanas metode. Ultraskaņas raidītājs izstaro ultraskaņas viļņus noteiktā virzienā. Vienlaikus ar emisiju taimeris sāk laiku. Ultraskaņas uztvērējs nekavējoties pārtrauc laiku, kad tas saņem atspoguļotos ultraskaņas viļņus. Ultraskaņas viļņu izplatīšanās ātrums gaisā ir 340 m/s. Saskaņā ar taimera reģistrēto laiku var aprēķināt attālumu no emisijas punkta līdz šķēršļu virsmai.

Galvenie ultraskaņas sensoru veiktspējas rādītāji ir:

(1) Darba biežums. Darba frekvence ir pjezoelektriskās mikroshēmas rezonanses frekvence. Ja uz tā diviem galiem piemērotā maiņstrāvas sprieguma frekvence ir vienāda ar mikroshēmas rezonanses frekvenci, izejas enerģija ir lielākā, un jutība ir arī visaugstākā.

(2) Darba temperatūra. Tā kā pjezoelektriskā materiāla attāluma punkts parasti ir salīdzinoši augsts, īpaši diagnozes ultraskaņas zonde izmanto nelielu jaudu, tāpēc darba temperatūra ir salīdzinoši zema, un tā ilgstoši var darboties bez neveiksmes. Ārstēšanā izmantotās ultraskaņas zondes temperatūra ir salīdzinoši augsta, un ir nepieciešama atsevišķa dzesēšanas ierīce.

(3) Jutīgums. Tas galvenokārt ir atkarīgs no pašas ražošanas mikroshēmas, elektromehāniskais savienojuma koeficients ir liels, un jutība ir augsta.

Strauji attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, mums nav grūti atrast ultraskaņas sensoru pielietojumu. Piemēram, atpakaļgaitas radars izmanto ultraskaņas viļņus, lai izmērītu attālumu, lai realizētu autostāvvietas un šķēršļu novēršanas funkciju. Inženieris no Manorhi iesaka trīs ultraskaņas sensorus MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR un MSW-A1840H12TR. Viņiem ir laba stabilitāte, augsta jutība un augsta precizitāte, un tie ir bijuši to, ka tirgus to labi uztvēra.