Ultraskaņas attāluma sensors

        Ultraskaņas sensori ir sensori, kas izstrādāti, izmantojot ultraskaņas īpašības. Ultraskaņas diapazona sensori ir sensori, kas pārvērš ultraskaņas signālus citos enerģijas signālos (parasti elektriskos signālos). Ultraskaņa ir mehānisks vilnis, kura vibrācijas frekvence pārsniedz 20 kHz. Tam ir augstas frekvences, īsa viļņa garuma, mazas difrakcijas parādības īpašības, īpaši laba virziena, un tā var būt staru un virziena izplatīšanās. Ultraskaņai ir lieliska spēja iekļūt šķidrumos un cietās vielās, īpaši cietās vielās, kas ir necaurredzamas saules gaismai. Ultraskaņas viļņi, kas saskaras ar piemaisījumiem vai saskarnēm, radīs ievērojamus atstarojumus, veidojot atstarotas atbalss, un, pieskaroties kustīgiem objektiem, var rasties Doplera efekts. Ultraskaņas sensori tiek plaši izmantoti rūpniecībā, valsts aizsardzībā, biomedicīnā u.c.

Ierīce, kas veic šo funkciju, ir ultraskaņas sensors, ko tradicionāli sauc par ultraskaņas devēju vai ultraskaņas zondi.

Galvenie ultraskaņas sensoru darbības rādītāji

Ultraskaņas zondes kodols ir pjezoelektriskā mikroshēma tās plastmasas vai metāla apvalkā. Vafeles var būt dažādu veidu materiāli. Arī vafeles izmērs, piemēram, diametrs un biezums, ir atšķirīgi, tāpēc katras zondes veiktspēja ir atšķirīga, pirms lietošanas mums ir jāsaprot tā veiktspēja. Galvenie ultraskaņas sensoru darbības rādītāji ir:

    (1) Darba biežums. Darba frekvence ir pjezoelektriskās plāksnes rezonanses frekvence. Kad tai pievadītā maiņstrāvas sprieguma frekvence ir vienāda ar mikroshēmas rezonanses frekvenci, izejas enerģija ir vislielākā un arī jutība ir vislielākā.

    (2) Darba temperatūra. Tā kā pjezoelektrisko materiālu Kirī punkts parasti ir salīdzinoši augsts, it īpaši, ja diagnostikas ultraskaņas zonde patērē mazāk enerģijas, darba temperatūra ir salīdzinoši zema, un tā var darboties ilgu laiku bez kļūmēm. Medicīniskajām ultraskaņas zondēm ir salīdzinoši augsta temperatūra, un tām ir nepieciešama atsevišķa saldēšanas iekārta.

    (3) Jutīgums. Tas galvenokārt ir atkarīgs no pašas ražošanas vafeles. Elektromehāniskās sakabes koeficients ir liels, un jutība ir augsta; pretējā gadījumā jutība ir zema.

Uzbūve un darbības princips

    Pieliekot spriegumu pjezoelektriskajai keramikai, mainoties spriegumam un frekvencei, notiks mehāniska deformācija. No otras puses, kad pjezoelektriskā keramika tiek vibrēta, rodas lādiņš. Izmantojot šo principu, vibratoram, kas sastāv no divām pjezoelektriskajām keramikām vai pjezoelektriskās keramikas un metāla loksnes, tā sauktā bimorfā elementa, tiek pielietots elektriskais signāls, lieces vibrācijas ietekmē tiek izstaroti ultraskaņas viļņi. Un otrādi, kad bimorfam elementam tiek pielietota ultraskaņas vibrācija, tiek ģenerēts elektrisks signāls. Pamatojoties uz iepriekšminētajiem efektiem, pjezoelektrisko keramiku var izmantot kā ultraskaņas sensorus.

    Tāpat kā ultraskaņas sensors, arī saliktais vibrators ir elastīgi piestiprināts pie pamatnes. Kompozītmateriālu vibrators ir rezonatora un bimorfa pjezoelektrisko elementu vibratora kombinācija, kas sastāv no metāla loksnes un pjezoelektriskās keramikas loksnes. Rezonators ir trompetes formā, mērķis ir efektīvi izstarot ultraskaņas viļņus, kas rodas vibrācijas dēļ, un efektīvi koncentrēt ultraskaņas viļņus vibratora centrālajā daļā.

    Ultraskaņas diapazona sensora priekšrocības: gareniskā izšķirtspēja ir augsta, un tas spēj identificēt caurspīdīgus, caurspīdīgus un izkliedētus atstarošanas objektus; īpaši piemērots bezkontakta mērījumiem tumšos, mitros un citos skarbos apstākļos; pamatojoties uz ultraskaņas sensoru sensoru sistēmu. Ir viegli realizēt miniaturizāciju un integrāciju.